(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と、発光層と、障壁層と、電子注入層と、陰極とをこの順に備え、
前記発光層は、ホストおよび青色蛍光発光を示すドーパントを含み、
前記ドーパントの三重項エネルギーＥＴｄ（ｅＶ）が前記ホストの三重項エネルギーＥＴｈ（ｅＶ）より大きく、
前記障壁層は、芳香族複素環誘導体を含み、
前記芳香族複素環誘導体の三重項エネルギーＥＴｂ（ｅＶ）は、前記ホストの三重項エネルギーＥＴｈ（ｅＶ）よりも大きく、
前記障壁層のアフィニティＡｂ（ｅＶ）および前記電子注入層のアフィニティＡｅ（ｅＶ）が、
Ａｅ−Ａｂ＜０．２
で表される関係を満たす
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記芳香族複素環誘導体の三重項エネルギーＥＴｂ（ｅＶ）および前記ホストの三重項エネルギーＥＴｈ（ｅＶ）が、
ＥＴｈ＋０．２＜ＥＴｂ
で表される関係を満たす
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記芳香族複素環誘導体の三重項エネルギーＥＴｂ（ｅＶ）およびトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体の三重項エネルギーＥＴＡｌｑ（ｅＶ）が、
ＥＴｂ＞ＥＴＡｌｑ
で表される関係を満たす
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記芳香族複素環誘導体の電子移動度が、電界強度０．０４ＭＶ／ｃｍ以上０．５ＭＶ／ｃｍ以下の範囲において、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記電子注入層を構成する材料の電子移動度が、電界強度０．０４ＭＶ／ｃｍ以上０．５ＭＶ／ｃｍ以下の範囲において、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記陽極と前記発光層との間に正孔輸送帯域を備え、
前記正孔輸送帯域内に、前記発光層に隣接して正孔輸送層が設けられ、
前記正孔輸送層の三重項エネルギーＥＴｈｏ（ｅＶ）が、前記ホストの三重項エネルギーＥＴｈ（ｅＶ）よりも大きい
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記電子注入層を構成する材料が、前記障壁層を構成する材料と同一であり、
前記電子注入層にドナーがドープされている
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記ドーパントが、ピレン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、アミノピレン誘導体、フルオランテン誘導体およびホウ素錯体からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記ホストが、環式構造以外に二重結合を含まない化合物である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記ドーパントが、環式構造以外に二重結合を含まない化合物である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
電流効率（ｃｄ／Ａ）が最大となる印加電圧において、前記発光層に生成する３重項励起子同士が衝突して生成する１重項励起子由来の発光強度が、全発光強度に対して３０％以上である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記ドーパントは、主ピーク波長が４８０ｎｍ以下の青色蛍光発光を示すドーパントであることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という。）をその発光原理に従って分類すると、蛍光型とリン光型の二種類に分けることができる。有機ＥＬ素子に電圧を印加すると、陽極から正孔が、また陰極から電子が注入され、発光層においてこれらが再結合し励起子を形成する。電子スピンの統計則により、一重項励起子と三重項励起子が２５％：７５％の割合で生成する。蛍光型では、一重項励起子による発光を用いるため、内部量子効率は２５％が限界といわれていた。これは、外部量子効率に換算すると５％程度であり、光取り出し効率の技術向上を考えても、外部量子効率は、ＣＩＥｙ＝０．１付近の青色蛍光素子では、８％が限界であった。また、効率を最大化した際の電圧については４〜６Ｖ付近であった。
【０００３】
蛍光型素子の高効率化技術に関連し、これまで有効活用されていなかった三重項励起子から発光を取り出す技術がいくつか開示されている。例えば、非特許文献１では、アントラセン系化合物をホストに用いたノンドープ素子を解析し、メカニズムとして、二つの三重項励起子が衝突融合することにより一重項励起子が生成し、その結果、蛍光発光が増加している。このように、二つの三重項励起子が衝突融合することにより一重項励起子が生成する現象を、以下、ＴＴＦ（Ｔｒｉｐｌｅｔ−Ｔｒｉｐｌｅｔ  Ｆｕｓｉｏｎ）現象という。
【０００４】
また、非特許文献２には、芳香族化合物からなる層（efficiency-enhancement layer、ＥＥＬという。）を、ホストおよびドーパントを含む発光層と電子輸送層との間に備えた青色発光蛍光型のＯＬＥＤが開示されている。ＥＥＬに化合物ＥＥＬ−１を用いたＯＬＥＤは、ＥＥＬにＢＰｈｅｎやＢＣＰを用いたものよりも低電圧で駆動し、高い外部量子効率を示し、長寿命であることが示されている。このＥＥＬは、ＴＴＦ現象を起こすための障壁層として機能するといえる。非特許文献２で開示されるＢＰｈｅｎ、ＢＣＰのＴＴＦ比率は非常に低いものであり、１０ｍＡ/ｃｍ２時の電圧は４．５Ｖ以上であった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，１０２，１１４５０４（２００７）
【非特許文献２】ＳＩＤ１０  ＤＩＧＥＳＴ，５６０（２０１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１では、ホストのみのノンドープ素子において、三重項励起子が衝突融合することによって蛍光発光の増加が確認されたことを開示するのみであり、三重項励起子による効率の増加分は３〜６％と低い効果であった。
非特許文献２における検討では、ＥＥＬに用いたＢＣＰを使用した素子の外部量子効率（ＥＱＥ）は、ＥＥＬにＥＥＬ−１を用いた素子に比べて数十％劣った結果となっている。所定の三重項エネルギー関係を充足し、かつヘテロ原子を含む化合物（ＢＣＰ等）を障壁層に用いて、ＴＴＦ現象を効率よく引き起こし、効率の高い素子を作製するのは困難であると考えられていた。
【０００７】
本発明の目的は、高効率で蛍光発光する有機ＥＬ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、研究を重ねた結果、次のような知見を得た。
発光層と電子注入層との間に障壁層を挿入した有機ＥＬ素子構成の場合、電子注入層のアフィニティと障壁層のアフィニティとの差がある。このアフィニティ差が大きいと、陰極から注入される電子を十分に発光層へ供給することができず、発光層での正孔と電子との再結合が十分に起きない。このように、アフィニティ差が存在すると、ＴＴＦ現象に寄与する励起子を十分に発生させることができないことを見出した。
そして、従来の電子輸送材料では、ＴＴＦ現象に寄与する励起子を観測することができていなかったが、電子輸送帯域を積層構造（障壁層／電子注入層）とし、障壁層と電子注入層とのアフィニティの差を所定のものとすることにより、ＢＣＰ等の従来の電子輸送材料であっても、ＴＴＦ現象を観測することができ、発光効率の向上が可能であることを見出した。
【０００９】
そこで、まず、本発明者らは、電子注入層のアフィニティＡｅから障壁層のアフィニティＡｂを引いた値を０．２ｅＶより小さくすることで、陰極から供給される電子が、発光層へ十分に供給されることを見出した。
このような知見に基づいて、本発明者らは、以下の有機ＥＬ素子を発明した。
【００１０】
本発明の有機ＥＬ素子は、
陽極と、発光層と、障壁層と、電子注入層と、陰極とをこの順に備え、
前記発光層は、ホストおよび青色蛍光発光を示すドーパントを含み、
前記ドーパントの三重項エネルギーＥＴｄ（ｅＶ）が前記ホストの三重項エネルギーＥＴｈ（ｅＶ）より大きく、
前記障壁層は、芳香族複素環誘導体を含み、
前記芳香族複素環誘導体の三重項エネルギーＥＴｂ（ｅＶ）は、前記ホストの三重項エネルギーＥＴｈ（ｅＶ）よりも大きく、
前記障壁層のアフィニティＡｂ（ｅＶ）および前記電子注入層のアフィニティＡｅ（ｅＶ）が、
Ａｅ−Ａｂ＜０．２
で表される関係を満たすことを特徴とする。
【００１１】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記芳香族複素環誘導体の三重項エネルギーＥＴｂ（ｅＶ）および前記ホストの三重項エネルギーＥＴｈ（ｅＶ）が、
ＥＴｈ＋０．２＜ＥＴｂ
で表される関係を満たす
ことが好ましい。
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記芳香族複素環誘導体の三重項エネルギーＥＴｂ（ｅＶ）およびトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体の三重項エネルギーＥＴＡｌｑ（ｅＶ）が、
ＥＴｂ＞ＥＴＡｌｑ
で表される関係を満たす
ことが好ましい。
【００１３】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記芳香族複素環誘導体の電子移動度が、電界強度０．０４ＭＶ／ｃｍ以上０．５ＭＶ／ｃｍ以下の範囲において、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である
ことが好ましい。
【００１４】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記電子注入層を構成する材料の電子移動度が、電界強度０．０４ＭＶ／ｃｍ以上０．５ＭＶ／ｃｍ以下の範囲において、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である
ことが好ましい。
【００１６】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記陽極と前記発光層との間に正孔輸送帯域を備え、
前記正孔輸送帯域内に、前記発光層に隣接して正孔輸送層が設けられ、
前記正孔輸送層の三重項エネルギーＥＴｈｏ（ｅＶ）が、前記ホストの三重項エネルギーＥＴｈ（ｅＶ）よりも大きい
ことが好ましい。
【００１７】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記電子注入層を構成する材料が、前記障壁層を構成する材料と同一であり、
前記電子注入層にドナーがドープされている
ことが好ましい。
【００１８】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記ドーパントが、ピレン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、アミノピレン誘導体、フルオランテン誘導体およびホウ素錯体からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物である
ことが好ましい。
【００１９】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記ホストが、環式構造以外に二重結合を含まない化合物である
ことが好ましい。
【００２０】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記ドーパントが、環式構造以外に二重結合を含まない化合物である
ことが好ましい。
【００２１】
本発明の有機ＥＬ素子において、電流効率（ｃｄ／Ａ）が最大となる印加電圧において、前記発光層に生成する３重項励起子同士が衝突して生成する１重項励起子由来の発光強度が、全発光強度に対して３０％以上であることが好ましい。
本発明の有機ＥＬ素子において、前記ドーパントは、主ピーク波長が４８０ｎｍ以下の青色蛍光発光を示すドーパントであることが好ましい。
【００２２】
本発明によれば、ＴＴＦ現象が効率的に起こり、高効率で蛍光発光する有機ＥＬ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す図である。
【図２】本発明の各層のエネルギーギャップの関係を示す図である。
【図３】本発明の各層のエネルギーギャップの関係に基づく作用を示す図である。
【図４】ホストのアフィニティ（Ａｈ）＞ドーパントのアフィニティ（Ａｄ）を満たす場合のエネルギーバンド図である。
【図５】Ａｈ＜Ａｄであって、その差が０．２ｅＶより小さな場合のエネルギーバンド図である。
【図６】Ａｈ＜Ａｄであって、その差が０．２ｅＶより大きな場合のエネルギーバンド図である。
【図７】Ａｈ＜Ａｄを満たすドーパントとＡｈ＞Ａｄを満たすドーパントとが共存する場合のエネルギーバンド図である。
【図８】第二実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す図である。
【図９】第三実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す図である。
【図１０】第四実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す図である。
【図１１】過渡ＥＬ波形の測定系を示す図である。
【図１２Ａ】ＴＴＦ由来の発光強度比の測定方法を示す図であり、ＥＬ素子の発光強度の時間変化を示すグラフである。
【図１２Ｂ】ＴＴＦ由来の発光強度比の測定方法を示す図であり、光強度の平方根の逆数の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜第一実施形態＞
本発明は、ＴＴＦ現象を利用したものである。まず、以下にＴＴＦ現象を説明する。
陽極、陰極から注入された正孔、電子は、発光層内で再結合し励起子を生成する。そのスピン状態は、従来から知られているように、一重項励起子が２５％、三重項励起子が７５％の比率である。従来から知られている蛍光素子においては、２５％の一重項励起子が基底状態に緩和するときに光を発するが、残りの７５％の三重項励起子については、光を発することなく熱的失活過程を経て基底状態に戻る。従って、従来の蛍光素子の内部量子効率の理論的限界値は、２５％といわれていた。
【００２５】
一方、有機物内部で生成した三重項励起子の挙動が理論的に調べられている。Ｓ．Ｍ．Ｂａｃｈｉｌｏらによれば（Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｅｍ．Ａ，１０４，７７１１（２０００））、五重項等の高次の励起子がすぐに三重項に戻ると仮定すると、三重項励起子（以下、３Ａ＊と記載する）の密度が上がってきたとき、三重項励起子同士が衝突し下記式のような反応が起きる。ここで、１Ａは基底状態、１Ａ＊は最低励起一重項励起子を表す。
３Ａ＊＋３Ａ＊→（４／９）１Ａ＋（１／９）１Ａ＊＋（１３／９）３Ａ＊
すなわち、５３Ａ＊→４１Ａ＋１Ａ＊となり、当初生成した７５％の三重項励起子のうち、１／５（２０％）が一重項励起子に変化することが予測されている。従って、光として寄与する一重項励起子は、当初生成する２５％分に７５％×（１／５）＝１５％を加えた４０％ということになる。このとき、全発光強度中に占めるＴＴＦ由来の発光比率（ＴＴＦ比率）は、１５／４０、すなわち３７．５％となる。また、当初生成した７５％の三重項励起子のお互いが衝突して一重項励起子が生成した（２つの三重項励起子から１つの一重項励起子が生成した）とすると、当初生成する一重項励起子２５％分に７５％×（１／２）＝３７．５％を加えた６２．５％という非常に高い内部量子効率が得られることとなる。このとき、ＴＴＦ比率は、３７．５／６２．５＝６０％となる。
【００２６】
図１は、本発明の第一実施形態の一例を示す有機ＥＬ素子の概略構成図である。図２は、第一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層および電子輸送帯域における三重項エネルギーの関係を示す図である。なお、本発明で三重項エネルギーは、最低励起三重項状態におけるエネルギーと基底状態におけるエネルギーの差をいい、一重項エネルギー（エネルギーギャップという場合もある。）は、最低励起一重項状態におけるエネルギーと基底状態におけるエネルギーの差をいう。
【００２７】
図１に示す有機ＥＬ素子１は、陽極１０側から順に、正孔輸送帯域６０、発光層２０、障壁層３０、電子注入層４０および陰極５０を備える。本発明の有機ＥＬ素子では、これらが互いに隣接している。電子輸送帯域７０は、障壁層３０と電子注入層４０とで構成される。陽極１０と発光層２０との間に正孔輸送帯域６０が設けられていることが好ましい。正孔輸送帯域には、正孔注入層および正孔輸送層の少なくともいずれかが含まれる。なお、本発明において単に障壁層といったときは、三重項エネルギーに対する障壁機能を有する層をいう。したがって、正孔障壁層や電荷障壁層とはその機能が異なるものである。
【００２８】
発光層は、ホストおよびドーパントを含む。ドーパントとしては、主ピーク波長が５５０ｎｍ以下の蛍光発光を示すドーパント（以下、主ピーク波長５５０ｎｍ以下の蛍光発光性ドーパントともいう）が好ましい。主ピーク波長とは、濃度１０−５モル／リットル以上１０−６モル／リットル以下のトルエン溶液中で測定した発光スペクトラムにおける発光強度が最大となる発光スペクトルのピーク波長をいう。主ピーク波長５５０ｎｍとは、緑色発光程度に相当し、当該波長領域では、ＴＴＦ現象を利用した蛍光発光素子の発光効率の向上が望まれる。また、４８０ｎｍ以下の青色発光を示す蛍光発光素子においては、より高い発光効率の向上が期待できる。なお、５５０ｎｍ以上の赤色発光については、内部量子効率の高いリン光発光素子が既に実用水準にあることから、蛍光素子として発光効率の向上は望まれていない。
図２において、陽極から注入された正孔は、正孔輸送帯域を通して発光層へ注入され、陰極から注入された電子は、電子注入層および障壁層を通して発光層へ注入される。その後、発光層で正孔と電子が再結合し、一重項励起子と三重項励起子が生成する。再結合は、ホスト分子上で起こる場合と、ドーパント分子上で起こる場合の２通りがある。
本実施形態では、図２に示されるように、ホスト、ドーパントの三重項エネルギーをそれぞれＥＴｈ、ＥＴｄとするとき、
ＥＴｈ＜ＥＴｄ
の関係を満たす。この関係を満たすことにより、さらに、図３に示されるように、ホスト上で再結合し発生した三重項励起子は、より高い三重項エネルギーを持つドーパントには移動しない。また、ドーパント分子上で再結合し発生した三重項励起子は、速やかにホスト分子にエネルギー移動する。すなわち、ホストの三重項励起子がドーパントに移動することなくＴＴＦ現象によって効率的にホスト上で三重項励起子同士が衝突することで一重項励起子が生成される。さらに、ドーパントの一重項エネルギーＥＳｄは、ホストの一重項エネルギーＥＳｈより小さいため、すなわち、次の関係
ＥＳｄ＜ＥＳｈ
を満たすため、ＴＴＦ現象によって生成された一重項励起子は、ホストからドーパントへエネルギー移動し、ドーパントの蛍光性発光に寄与する。本来、蛍光型素子に用いられるドーパントにおいては、励起三重項状態から基底状態への遷移は禁制であり、このような遷移では三重項励起子は、光学的なエネルギー失活をせず、熱的失活を起こしていた。しかし、ホストとドーパントの三重項エネルギーの関係を上記のようにすることにより、三重項励起子が熱的失活を起こす前に、互いの衝突により効率的に一重項励起子を生成できる。その結果、発光効率が向上することになる。
【００２９】
本発明では、障壁層は、発光層に隣接する。障壁層は、発光層で生成する三重項励起子が電子輸送帯域へ拡散することを防止し、三重項励起子を発光層内に閉じ込めることによって三重項励起子の密度を高め、ＴＴＦ現象を効率よく引き起こす機能を有する。
また、障壁層は、発光層へ効率よく電子を注入する役割も担っている。発光層への電子注入性が下がる場合、発光層における電子−正孔の再結合が減ることで、三重項励起子の密度が小さくなる。三重項励起子の密度が小さくなると、三重項励起子の衝突頻度が減り、効率よくＴＴＦ現象が起きない。
【００３０】
本発明において、障壁層は、芳香族複素環誘導体を含む。
そして、本実施形態では、発光層で生成する三重項励起子が電子輸送帯域へ拡散することを防止するとともに、発光層へ効率よく電子を注入するために、障壁層のアフィニティＡｂおよび電子注入層のアフィニティＡｅが、下記数式（１）、
Ａｅ−Ａｂ＜０．２    …（１）
で表される関係を満たす。この関係を満たさない場合、電子注入層から障壁層への電子注入が困難になる。
また、障壁層のアフィニティＡｂおよび電子注入層のアフィニティＡｅが、下記数式（２）、
−３＜Ａｅ−Ａｂ＜０．２    …（２）
で表される関係を満たすことが好ましい。
【００３１】
また、電子注入層を構成する材料が、障壁層を構成する材料と同一であってもよい。この場合、電子注入層にドナーがドープされていることが好ましい。ドナーをドープすることで、陰極からの電子の受け取りが容易になる。特に、電子注入層の中の陰極界面近傍にアルカリ金属で代表されるドナーをドープするのが好ましい。ドナーとしては、ドナー性金属、ドナー性金属化合物およびドナー性金属錯体から選ばれる群の内少なくとも１種を選ぶことができる。このドナーの具体例については、後述する。
【００３２】
本発明において、障壁層に含まれる芳香族複素環誘導体の三重項エネルギーＥＴｂは、三重項励起子拡散防止のため、ホストの三重項エネルギーＥＴｈより大きい。すなわち、
ＥＴｈ＜ＥＴｂ
の関係を満たす。
また、当該芳香族複素環誘導体の三重項エネルギーＥＴｂが、ドーパントの三重項エネルギーＥＴｄよりも大きいことが好ましい。すなわち、
ＥＴｄ＜ＥＴｂ
の関係を満たす。
障壁層は、三重項励起子が電子注入層へ拡散することを防止するので、発光層内においてホストの三重項励起子が効率的に一重項励起子となり、その一重項励起子がドーパント上へ移動して光学的なエネルギー失活をする。
【００３３】
また、当該芳香族複素環誘導体の三重項エネルギーＥＴｂおよびホストの三重項エネルギーＥＴｈが、
ＥＴｈ＋０．２＜ＥＴｂ
で表される関係を満たすことが好ましい。
そして、当該芳香族複素環誘導体の三重項エネルギーＥＴｂおよびホストの三重項エネルギーＥＴｈが、
ＥＴｈ＋０．３＜ＥＴｂ
で表される関係を満たすことがより好ましい。
さらに、当該芳香族複素環誘導体の三重項エネルギーＥＴｂおよびホストの三重項エネルギーＥＴｈが、
ＥＴｈ＋０．４＜ＥＴｂ
で表される関係を満たすことがよりさらに好ましい。
上記のように、三重項エネルギーのエネルギー障壁が大きくなるにつれて、特に０．２より大きい場合には、三重項励起子が熱的エネルギーによって、発光層と障壁層間でエネルギーの平衡になりにくい。この場合、障壁層への拡散に加え、熱失活モードによる効率低下が防止されると考えられる。したがって、上記の関係式を満たすことが好ましい。
【００３４】
障壁層の三重項エネルギーＥＴｂおよびトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体の三重項エネルギーＥＴＡｌｑが、
ＥＴｂ＞ＥＴＡｌｑ
で表される関係を満たすことが好ましい。
このような関係を満たすことで、発光層内の閉じ込め効果が向上する。
【００３５】
障壁層が、６環以上の環構造を有する芳香族複素環誘導体を含んでいることが好ましい。その結果、会合状態が形成されず、電子注入層からの電子の供給が十分に行われることで発光層内の励起子密度が向上し、ＴＴＦ現象によって発光効率が向上すると考えられる。 
環構造が５個以下である場合、その小さい分子サイズにより、薄膜形成時の膜安定性が低い。このことは、これらの化合物を障壁層として用いた場合、障壁層と電子注入層との界面の状態が変化し易く、結果として局所的な分子同士の会合状態をもたらすことを意味する。このような会合状態による界面の状態変化により、電子注入層からの電子の供給が阻害されることが考えられる。
【００３６】
前記芳香族複素環誘導体の環構造の数え方について説明する。本願における環構造１個とは、非金属原子同士による共有結合で形成される環を、同一分子内に１個有しているものをいう。特に、縮合環基の場合は、縮合している環構造の数を、その縮合環基の環構造の数とする。例えば、ナフタレン環の環構造は２環であり、ジベンゾフラン環の環構造は３環となる。また、次の化学式（１）に示される芳香族複素環誘導体の環構造は、１０個となる。
【００３７】
【化１】
0005480364.tif 000002
【００３８】
また、次の化学式（２）に示されるＢＡｌｑのような錯体の場合は、金属に対して直接的又は元素を介して間接的に結合する芳香環構造およびヘテロ環構造も環構造として数える。そうすると、ＢＡｌｑは、環構造が６個となる。
【００３９】
【化２】
0005480364.tif 000003
【００４０】
次の化学式（３）に示されるＢｐｈｅｎの環構造は、５個となる。
【００４１】
【化３】
0005480364.tif 000004
【００４２】
障壁層に含まれる環構造を６個以上有する芳香族複素環誘導体の具体例としては、下記一般式（ＢＬ−１）〜（ＢＬ−６）で示される構造群が挙げられる。ただし、これらの化合物に限定されるものではない。
【００４３】
【化４】
0005480364.tif 000005
【００４４】
式（ＢＬ−１）中の記号について説明する。
Ａは、単環の複素環であり、Ｒは、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいヘテロアリール基などから選ばれる基またはそれらが複数連なった残基である。Ｒ´は、ｎが１のときはＲと同様であり、ｎが２〜６のときは置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアリーレン基、置換基を有してもよいヘテロアリーレン基またはそれらが複数連なった残基から選ばれる連結基となる。
ｍは、０〜４の整数であり、ｎは、１〜６の整数である。Ａ，Ｒが複数存在するときは、それぞれが同じでも異なっていても良い。式（ＢＬ−１）は、非金属原子同士の共有結合で形成される環で表されるＡ，Ｒ，Ｒ´を同一分子内にあわせて６個以上有している。
Ａの単環複素環基としては、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、テトラジン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、イソキサゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、トリアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、フラザン、テトラゾールなどが好ましい。
前記アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｓｅｃブチル基、ｔｅｒｔブチル基、イソブチル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが好ましい。
前記アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナントリル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、ベンズアントリル基、ピレニル基、ベンズフェナントリル基、ベンゾクリセニル基、クリセニル基、トリフェニレン基、ベンゾトリエニレニル基などが好ましい。
前記へテロアリール基としては、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、テトラジン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、イソキサゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、トリアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、フラザン、テトラゾールなどが好ましい。
前記アルキレン基としては、前記アルキル基として挙げた基のｎ価の残基が好ましい。
前記アリーレン基としては、前記アリール基として挙げた基のｎ価の残基が好ましい。
前記へテロアリーレン基としては、前記へテロアリール基として挙げた基のｎ価の残基が好ましい。
前記一般式（ＢＬ−１）により示される構造には、次のようなものがある。
【００４５】
【化５】
0005480364.tif 000006
【００４６】
次に、一般式（ＢＬ−２）で示される構造群について説明する。
【００４７】
【化６】
0005480364.tif 000007
【００４８】
式（ＢＬ−２）中の記号について説明する。
Ｂ１〜Ｂ２は、共に環式構造を示し、隣り合ったＢ同士で縮環している。Ｂ１〜Ｂ２のうち少なくともひとつはヘテロ原子を有した構造である。このＢ１〜Ｂ２による縮環構造をＢ１−Ｂ２環と呼ぶこととする。
Ｒは、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいヘテロアリール基などから選ばれる基またはそれらが複数連なった残基である。
Ｒ´は、ｎが１のときはＲと同様であり、ｎが２〜６のときは、置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアリーレン基、置換基を有してもよいヘテロアリーレン基またはそれらが複数連なった残基から選ばれる連結基となるか、または単結合として２つのＢ１−Ｂ２環を直接結合させる。
ｍは、０〜６の整数であり、ｎは、１〜６の整数である。 
Ｂ１−Ｂ２環，Ｒが複数存在するときは、それぞれが同じでも異なっていても良い。式（ＢＬ−２）は、非金属原子同士の共有結合で形成される環で表されるＢ１〜Ｂ２，Ｒ，Ｒ´を同一分子内にあわせて６個以上有している。
アルキル基、アリール基に関しては、前記一般式（ＢＬ−１）の説明として記述した物と同様の物が好ましい。ヘテロアリール基としては、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、テトラジン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、イソキサゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、トリアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、フラザン、テトラゾール、ベンズイミダゾール、イミダゾピリジン、インダゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、ナフチリジン、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾールなどが好ましい。
アルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基としては、前記アルキル基、アリール基およびヘテロアリール基として挙げた基のｎ価の残基が好ましい。
Ｂ１−Ｂ２環の構造としては、好ましくは下記一般式（ＢＬ−２−１）に列挙して示したような縮合環構造が挙げられる。
【００４９】
【化７】
0005480364.tif 000008
【００５０】
式（ＢＬ−２−１）中の記号について説明する。
Ｘは、ＣＲ´´またはＮのいずれかである。
Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ´´またはＣ（Ｒ´´）２のいずれかであり、単一構造中のＹのうち少なくともひとつは、Ｏ、ＳまたはＮＲ´´である。
Ｒ´´のうちひとつは、Ｒ´との結合部位として用いられ、その他は、水素原子またはＲと同様の置換基である。
なお、ここで、Ｃは、炭素原子、Ｏは、酸素原子、Ｓは、硫黄原子、Ｎは、窒素原子を表す。
前記一般式（ＢＬ−２）により示される構造には、次のようなものがある。
【００５１】
【化８】
0005480364.tif 000009
【００５２】
次に、一般式（ＢＬ−３）で示される構造群について説明する。
【００５３】
【化９】
0005480364.tif 000010
【００５４】
式（ＢＬ−３）中の記号について説明する。
Ｃ１〜Ｃ３は、いずれも環式構造を示し、隣り合ったＣ同士で縮環している。Ｃ１〜Ｃ３のうち少なくともひとつは、ヘテロ原子を有した構造である。また、隣り合ったＣ同士を架橋する形で新たに縮合環を形成しても良い。このＣ１〜Ｃ３による縮環構造をＣ１−Ｃ３環と呼ぶこととする。
Ｒは、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいヘテロアリール基などから選ばれる基またはそれらが複数連なった残基である。
Ｒ´は、ｎが１のときはＲと同様であり、ｎが２〜６のときは置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアリーレン基、置換基を有してもよいヘテロアリーレン基またはそれらが複数連なった残基から選ばれる連結基となるか、または単結合として２つのＣ１−Ｃ３環を直接結合させる。
ｍは、０〜９の整数であり、ｎは、１〜６の整数である。
Ｃ１−Ｃ３環，Ｒが複数存在するときは、それぞれが同じでも異なっていても良い。式（ＢＬ−３）は、非金属原子同士の共有結合で形成される環で表されるＣ１〜Ｃ３，Ｒ，Ｒ´を同一分子内にあわせて６個以上有している。
アルキル基、アリール基に関しては、前記一般式（ＢＬ−１）の説明として記述した物と同様の物が好ましい。ヘテロアリール基としては、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、テトラジン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、イソキサゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、トリアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、フラザン、テトラゾール、ベンズイミダゾール、イミダゾピリジン、インダゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、ナフチリジン、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、フェナントロリンなどが好ましい。
アルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基としては、前記アルキル基、アリール基およびヘテロアリール基として挙げた基のｎ価の残基が好ましい。
Ｃ１−Ｃ３環の構造としては、好ましくは下記一般式（ＢＬ−３−１）に列挙して示したような縮合環構造が挙げられる。
【００５５】
【化１０】
0005480364.tif 000011
【００５６】
式（ＢＬ−３−１）中の記号について説明する。
Ｘ、Ｙ、Ｒ´´は、式（ＢＬ−２−１）の説明として記述した物と同様の物である。
Ｚは、ＣＲ´´またはＮのいずれかであり、Ｚのうち少なくともひとつは、Ｎである。
前記一般式（ＢＬ−３）により示される構造には、次のようなものがある。
【００５７】
【化１１】
0005480364.tif 000012
【００５８】
次に、一般式（ＢＬ−４）で示される構造群について説明する。
【００５９】
【化１２】
0005480364.tif 000013
【００６０】
式（ＢＬ−４）中の記号について説明する。
Ｄ１〜Ｄ４は、いずれも環式構造を示し、隣り合ったＤ同士で縮環している。Ｄ１〜Ｄ４のうち少なくともひとつは、ヘテロ原子を有した構造である。また、隣り合ったＤ同士を架橋する形で新たに縮合環を形成しても良い。このＤ１〜Ｄ４による縮環構造をＤ１−Ｄ４環と呼ぶこととする。
Ｒは、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいヘテロアリール基などから選ばれる基またはそれらが複数連なった残基である。
Ｒ´は、ｎが１のときはＲと同様であり、ｎが２〜６のときは置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアリーレン基、置換基を有してもよいヘテロアリーレン基またはそれらが複数連なった残基から選ばれる連結基となるか、または単結合として２つのＤ１−Ｄ４環を直接結合させる。
ｍは、０〜１１の整数であり、ｎは１〜６の整数である。
Ｄ１−Ｄ４環，Ｒが複数存在するときは、それぞれが同じでも異なっていても良い。式（ＢＬ−４）は、非金属原子同士の共有結合で形成される環で表されるＤ１〜Ｄ４，Ｒ，Ｒ´を同一分子内にあわせて６個以上有している。
アルキル基、アリール基に関しては、前記一般式（ＢＬ−１）の説明として記述した物と同様の物が好ましい。ヘテロアリール基としては、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、テトラジン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、イソキサゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、トリアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、フラザン、テトラゾール、ベンズイミダゾール、イミダゾピリジン、インダゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、ナフチリジン、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、フェナントロリンなどが好ましい。
アルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基としては、前記アルキル基、アリール基およびヘテロアリール基として挙げた基のｎ価の残基が好ましい。
Ｄ１−Ｄ４環の構造としては、好ましくは下記式（ＢＬ−４−１）に列挙して示したような縮合環構造が挙げられる。
【００６１】
【化１３】
0005480364.tif 000014
【００６２】
式（ＢＬ−４−１）中の記号について説明する。
Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒ´´は、式（ＢＬ−３−１）の説明として記述した物と同様の物である。
前記一般式（ＢＬ−４）により示される構造には、次のようなものがある。
【００６３】
【化１４】
0005480364.tif 000015
【００６４】
次に、一般式（ＢＬ−５）で示される構造群について説明する。
【００６５】
【化１５】
0005480364.tif 000016
【００６６】
式（ＢＬ−５）中の記号について説明する。
Ｅ１〜Ｅ４は、いずれも環式構造を示し、隣り合ったＥ同士で縮環している。Ｅ１〜Ｅ４のうち少なくともひとつはヘテロ原子を有した構造である。また、Ｅ２〜Ｅ４上の隣り合った置換基同士を架橋する形で新たに縮合環を形成しても良い。このＥ１〜Ｅ４による縮環構造をＥ１−Ｅ４環と呼ぶこととする。
Ｒは、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいヘテロアリール基などから選ばれる基またはそれらが複数連なった残基である。
Ｒ´は、ｎが１のときはＲと同様であり、ｎが２〜６のときは置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアリーレン基、置換基を有してもよいヘテロアリーレン基またはそれらが複数連なった残基から選ばれる連結基となるか、または単結合として２つのＥ１−Ｅ４環を直接結合させる。
（ｍ＋ｌ）は、０〜１１の整数であり、ｎは、１〜６の整数である。
Ｅ１−Ｅ４環，Ｒが複数存在するときは、それぞれが同じでも異なっていても良い。式（ＢＬ−５）は、非金属原子同士の共有結合で形成される環で表されるＥ１〜Ｅ４，Ｒ，Ｒ´を同一分子内にあわせて６個以上有している。なお、ｍおよびｌ（小文字のエル）は、Ｒの数を表す。
アルキル基、アリール基に関しては、前記一般式（ＢＬ−１）の説明として記述した物と同様の物が好ましい。ヘテロアリール基としては、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、テトラジン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、イソキサゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、トリアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、フラザン、テトラゾール、ベンズイミダゾール、イミダゾピリジン、インダゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、ナフチリジン、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、フェナントロリンなどが好ましい。
アルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基としては、前記アルキル基、アリール基およびヘテロアリール基として挙げた基のｎ価の残基が好ましい。
Ｅ１−Ｅ４環の構造としては、好ましくは下記式（ＢＬ−５−１）に列挙して示したような縮合環構造が挙げられる。
【００６７】
【化１６】
0005480364.tif 000017
【００６８】
式（ＢＬ−５−１）中の記号について説明する。
Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒ´´は、式（ＢＬ−３−１）の説明として記述した物と同様の物である。
【００６９】
次に、一般式（ＢＬ−６）で示される構造群について説明する。
【００７０】
【化１７】
0005480364.tif 000018
【００７１】
式（ＢＬ−６）中の記号について説明する。
Ｆ１〜Ｆ５は、いずれも環式構造を示し、隣り合ったＦ同士で縮環している。Ｆ１〜Ｆ５のうち少なくともひとつはヘテロ原子を有した構造である。各々のＦ上で隣り合った置換基同士を架橋する形で縮合環を形成しても良く、隣り合ったＦ同士を架橋する形で新たに縮合環を形成しても良い。このＦ１〜Ｆ５による縮環構造をＦ１−Ｆ５環と呼ぶこととする。
Ｒは、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいヘテロアリール基などから選ばれる基またはそれらが複数連なった残基である。
Ｒ´は、ｎが１のときはＲと同様であり、ｎが２〜６のときは置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよいアリーレン基、置換基を有してもよいヘテロアリーレン基またはそれらが複数連なった残基から選ばれる連結基となるか、または単結合として２つのＦ１−Ｆ５環を直接結合させる。
ｍは、０〜１３の整数であり、ｎは１〜６の整数である。
Ｆ１−Ｆ５環，Ｒが複数存在するときは、それぞれが同じでも異なっていても良い。式（ＢＬ−６）は、非金属原子同士の共有結合で形成される環で表されるＦ１〜Ｆ５，Ｒ，Ｒ´を同一分子内にあわせて６個以上有している。
アルキル基、アリール基に関しては、前記一般式（ＢＬ−１）の説明として記述した物と同様の物が好ましい。ヘテロアリール基としては、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、テトラジン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、イソキサゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、トリアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、フラザン、テトラゾール、ベンズイミダゾール、イミダゾピリジン、インダゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、ナフチリジン、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、フェナントロリンなどが好ましい。
アルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基としては、前記アルキル基、アリール基およびヘテロアリール基として挙げた基のｎ価の残基が好ましい。
Ｆ１−Ｆ５環の構造としては、好ましくは下記式（ＢＬ−６−１）に列挙して示したような縮合環構造が挙げられる。
【００７２】
【化１８】
0005480364.tif 000019
【００７３】
式（ＢＬ−６−１）中の記号について説明する。
Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒ´´は、式（ＢＬ−３−１）の説明として記述した物と同様の物である。
前記一般式（ＢＬ−６）により示される構造には、次のようなものがある。
【００７４】
【化１９】
0005480364.tif 000020
【００７５】
また、障壁層に含まれる環構造を６個以上有する芳香族複素環誘導体の具体例としては、下記一般式（ＢＬ−７）で示される構造群が挙げられる。ただし、これらの化合物に限定されるものではない。
【００７６】
【化２０】
0005480364.tif 000021
【００７７】
式（ＢＬ−７）中の記号について説明する。
Ａｒは、置換基を有してもよいアリーレン基またはヘテロアリーレン基である。
Ｘは、それぞれ独立してＣＲ又はＮである。Ｒのうちいずれか１つは、単結合でＡｒと結合し、残りのＲは、それぞれ独立して水素原子、フッ素原子、置換基を有してもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アルキルシリル基、アリールシリル基、ニトロ基、シアノ基または上記アリール基およびヘテロアリール基が２〜３個繋がった基である。
ｎは、２または３の整数である。
上記において、アリール基としては、好ましくはフェニル基、ビフェニル基、ｏ−ターフェニル基、ｍ−ターフェニル基、ｐ−ターフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、クリセニル基、ベンゾフェナントレニル基、ベンゾクリセニル基、ベンズアントリル基、トリフェニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、フルオレニル基などが挙げられる。ヘテロアリール基としては、好ましくはピリジル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、イミダゾピリジル基、インドリル基、インダゾリル基、フェナントロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、ピロリル基、フラニル基、チオフェニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ベンズオキサゾリル基、ベンズチアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基などが挙げられる。アリーレン基は上記アリール基の２または３価の残基、ヘテロアリーレン基は、上記へテロアリール基の２または３価の残基である。
【００７８】
前記一般式（ＢＬ−７）により示される構造には、次のようなものがある。
【００７９】
【化２１】
0005480364.tif 000022
【００８０】
また、障壁層に含まれる環構造を６個以上有する芳香族複素環誘導体の具体例としては、下記一般式（ＢＬ−８）で示される構造群が挙げられる。ただし、これらの化合物に限定されるものではない。
【００８１】
【化２２】
0005480364.tif 000023
【００８２】
式（ＢＬ−８）中の記号について説明する。
Ａｒ１は、フラン環、及びピラン環から選択される環を１以上有する４環以上が縮合した縮合環基である。
ＨＡｒ、は、下記式（ＢＬ−８−２）〜（ＢＬ−８−５）で表わされる含窒素複素環基のいずれかである。
ｎ及びｍは、それぞれ０〜５の整数である。
Ｌは、単結合、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜３０の（ｎ＋ｍ）価のアリール基、および置換基を有してもよい環形成原子数５〜３０の（ｎ＋ｍ）価の複素環基からなる群から選択される２つもしくは３つが単結合で連結してなる（ｎ＋ｍ）価の基である。
【００８３】
【化２３】
0005480364.tif 000024
【００８４】
式（ＢＬ−８−２）〜（ＢＬ−８−５）中の記号について説明する。
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ３１〜Ｒ４０、及びＲ４１〜Ｒ４６は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数１〜１０のアルキル基、置換基を有してもよい環形成炭素数３〜８のシクロアルキル基、炭素数３〜３０の置換シリル基、シアノ基、置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜２０のアリールオキシ基、置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルキルチオ基、アミノ基、置換基を有してもよい炭素数１〜２０のモノもしくはジアルキルアミノ基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜３０のアリール基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜３０の複素環基である。
Ｒ３１〜Ｒ３５のいずれか１つ及びＲ３６〜Ｒ４０のいずれか１つは、式（ＢＬ−８−４）の２つのピリジン環同士を結合する単結合である。
Ｘは、Ｎ又はＣＲ１３より選ばれる。
Ｒ１３は水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数１〜１０のアルキル基、置換基を有してもよい環形成炭素数３〜８のシクロアルキル基、炭素数３〜３０の置換シリル基、シアノ基、置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜２０のアリールオキシ基、置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルキルチオ基、アミノ基、置換基を有してもよい炭素数１〜２０のモノもしくはジアルキルアミノ基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜３０のアリール基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜３０の複素環基である。
Ｒ１３が複数ある場合、それぞれのＲ１３は、同じでも異なっていてもよい。
Ｙは、Ｎ又はＣＲ２３より選ばれる。
Ｒ２３は、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数１〜１０のアルキル基、置換基を有してもよい環形成炭素数３〜８のシクロアルキル基、炭素数３〜３０の置換シリル基、シアノ基、置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜２０のアリールオキシ基、置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルキルチオ基、アミノ基、置換基を有してもよい炭素数１〜２０のモノもしくはジアルキルアミノ基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜３０のアリール基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜３０の複素環基である。
Ｒ２３が複数ある場合、それぞれのＲ２３は、同じでも異なっていてもよい。
Ｚは、架橋基であり、置換基を有してもよいアルキレン基、又は置換基を有してもよいアルケニレン基である。
Ｒ１１〜Ｒ１３のいずれか１つ、Ｒ２１〜Ｒ２３のいずれか１つ、Ｒ３１〜Ｒ４０のいずれか１つ、及びＲ４１〜Ｒ４６のいずれか１つは、Ｌと結合する単結合である。
【００８５】
また、障壁層に含まれる芳香族複素環誘導体として、好ましくは、下記一般式（ＢＬ−９）又は（ＢＬ−１０）で表される化合物（カルバゾールアジン系化合物）が挙げられる。
【００８６】
【化２４】
0005480364.tif 000025
【００８７】
式（ＢＬ−９）中、Ｃｚは、置換基を有してもよいカルバゾリル基、又は置換基を有してもよいアザカルバゾリル基である。Ａは、アリール置換含窒素環基、ジアリール置換含窒素環基、又はトリアリール置換含窒素環基である。ｍは１〜３の整数である。
【００８８】
【化２５】
0005480364.tif 000026
【００８９】
式（ＢＬ−１０）中、Ｃｚは、置換基を有してもよいカルバゾリル基、又は置換基を有してもよいアザカルバゾリル基である。Ａは、アリール置換含窒素環基、ジアリール置換含窒素環基、又はトリアリール置換含窒素環基である。ｎは１〜３の整数である。 
Ａは、置換基を有してもよいピリジン、キノリン、ピラジン、ピリミジン、キノキサリン、トリアジン、イミダゾール、イミダゾピリジン、ピリダジン、ベンズイミダゾール等が挙げられる。
【００９０】
また、障壁層に含まれる芳香族複素環誘導体として、好ましくは、下記一般式（ＢＬ−１１）又は（ＢＬ−１２）で表される化合物（ラダー系化合物）が挙げられる。
【００９１】
【化２６】
0005480364.tif 000027
【００９２】
前記式（ＢＬ−１１）および（ＢＬ−１２）中の記号について説明する。
Ａｒ１、Ａｒ２およびＡｒ３は、それぞれ独立に、置換基を有してもよい環形成炭素数６の芳香族炭化水素基、または置換基を有してもよい環形成原子数６の芳香族複素環基を表す。
但し、Ａｒ１、Ａｒ２およびＡｒ３は置換基Ｙを一個または複数個有していてもよく、複数個の場合はそれぞれ異なっていてもよい。
Ｙは、炭素数１〜２０のアルキル基、置換基を有してもよい環形成炭素数３〜２０のシクロアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数７〜２４のアラルキル基、シリル基もしくは炭素数３〜２０の置換シリル基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜２４の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、または環形成炭素数３〜２４の置換基を有してもよい芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基を表す。
式（ＢＬ−１１）および（ＢＬ−１２）において、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４は、それぞれ独立に、酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、Ｎ−Ｒ１またはＣＲ２Ｒ３を表す。ＣＲ２Ｒ３は、炭素原子（Ｃ）に対して、Ｒ２及びＲ３が結合したものを表す。
前記Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立に、炭素数１〜２０のアルキル基、置換基を有してもよい環形成炭素数３〜２０のシクロアルキル基、炭素数７〜２４のアラルキル基、シリル基もしくは炭素数３〜２０の置換シリル基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜２４の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、または置換基を有してもよい環形成炭素数３〜２４の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基を表す。
但し、Ｘ１とＸ２が共にＮ−Ｒ１でｏ、ｐが０、ｑが１の場合、または、Ｘ１とＸ３が共にＮ−Ｒ１でｐ、ｑが０、ｏが１の場合は、Ｒ１の少なくとも１つは置換基を有してもよい環形成原子数８〜２４である１価の縮合ヘテロアリール基を表す。
式（ＢＬ−１１）および（ＢＬ−１２）において、ｏ、ｐおよびｑは０または１を表す。
ｓは、１、２、３又は４を表し、それぞれＬ４を連結基とした１量体、２量体、３量体、４量体である。
ｒは１、２、３または４を表す。式（ＢＬ−１１）および（ＢＬ−１２）において、Ｌ２は単結合、炭素数１〜２０のアルキレン基、置換基を有してもよい環形成炭素数３〜２０のシクロアルキレン基、２価のシリル基もしくは炭素数２〜２０の２価の置換シリル基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜２４の２価の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、または環形成炭素数３〜２４の置換基を有してもよい１価あるいは２価の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基を表す。
式（ＢＬ−１１）において、Ｌ３は、単結合、炭素数１〜２０のアルキレン基、置換基を有してもよい環形成炭素数３〜２０のシクロアルキレン基、２価のシリル基もしくは炭素数２〜２０の２価の置換シリル基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜２４の２価の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、または環形成炭素数３〜２４の置換基を有してもよい２価の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基を表す。
式（ＢＬ−１２）において、Ｌ４は、ｓが２の場合、単結合、炭素数１〜２０のアルキレン基、置換基を有してもよい環形成炭素数３〜２０のシクロアルキレン基、２価のシリル基もしくは炭素数２〜２０の２価の置換シリル基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜２４の２価の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素、または環形成炭素数３〜２４の置換基を有してもよい２価の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基を表す。
ｓが３の場合、炭素数１〜２０の３価の飽和炭化水素基、置換基を有してもよい環形成炭素数３〜２０の３価の環状飽和炭化水素基、３価のシリル基もしくは炭素数１〜２０の３価の置換シリル基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜２４の３価の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、または環形成炭素数３〜２４の置換基を有してもよい３価の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基を表す。
ｓが４の場合、炭素数１〜２０の４価の飽和炭化水素基、置換基を有してもよい環形成炭素数３〜２０の４価の環状飽和炭化水素基、ケイ素原子、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜２４の４価の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、または環形成炭素数３〜２４の置換基を有してもよい４価の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基を表す。
式（ＢＬ−１１）および（ＢＬ−１２）において、Ａ１は、水素原子、置換基を有してもよい環形成炭素数３〜２０のシクロアルキル基、シリル基もしくは炭素数３〜２０の置換シリル基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜２４の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、または環形成炭素数３〜２４の置換基を有してもよい芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基を表す。
式（ＢＬ−１１）において、Ａ２は、水素原子、置換基を有してもよい環形成炭素数３〜２０のシクロアルキル基、シリル基もしくは炭素数３〜２０の置換シリル基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜２４の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、または環形成炭素数３〜２４の置換基を有してもよい芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基を表す。
本発明では、前記式（ＢＬ−１１）および（ＢＬ−１２）のＸ１とＸ４のうち一方もしくは、Ｘ２とＸ３のうち一方が酸素原子であり、式（ＢＬ−１１）および（ＢＬ−１２）で表される化合物が、分子内にジベンゾフラン構造を有する化合物であることが好ましい。
さらに本発明では、前記式（ＢＬ−１１）および（ＢＬ−１２）のＸ１とＸ４のうち一方と、Ｘ２とＸ３のうち一方が共に酸素原子であり、前記式（ＢＬ−１１）および（ＢＬ−１２）で表される化合物がベンゾフラノジベンゾフラン構造を有する化合物であることが好ましい。
【００９３】
また、障壁層に含まれる芳香族複素環誘導体として、好ましくは、下記一般式（ＢＬ−１３）又は（ＢＬ−１４）で表される化合物が挙げられる。
【００９４】
【化２７】
0005480364.tif 000028
【００９５】
式（ＢＬ−１３）中、Ｒ１〜Ｒ１２のいずれか１２−ａ個は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜３０のアリール基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜３０の複素環基であり、Ｒ１〜Ｒ１２のいずれかａ個は単結合でありＬ１と結合している。
Ｌ１は、単結合、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜３０の（ｂ＋１）価の炭化水素環基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜３０の（ｂ＋１）価の複素環基である。
ＨＡｒは、置換基を有してもよい含窒素複素環基である。
ａ及びｂは、それぞれ１〜４の整数であり、ａ及びｂの少なくとも一方は１である。
【００９６】
【化２８】
0005480364.tif 000029
【００９７】
式（ＢＬ−１４）中、Ｒ２０１〜Ｒ２１４のいずれか１４−ａ個は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換基を有してもよい炭素数１〜１０のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数３〜８のシクロアルキル基、置換基を有してもよい炭素数３〜３０のアルキルシリル基、置換基を有してもよい環形成炭素数８〜３０のアリールシリル基、置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜２０のアリールオキシ基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜３０のアリール基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜３０の複素環基であり、Ｒ２０１〜Ｒ２１４のいずれかａ個は単結合であり、Ｌ１と結合している。
Ｌ１は、単結合、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜３０の（ｂ＋１）価の炭化水素環基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜３０の（ｂ＋１）価の複素環基を示す。
ＨＡｒは、置換基を有してもよい含窒素複素環基である。
ａ及びｂは、それぞれ１〜４の整数であり、ａ及びｂの少なくとも一方は１である。
【００９８】
上記式（ＢＬ−１３）および（ＢＬ−１４）のＨＡｒの例として、下記式（ＢＬ−１３−１）〜（ＢＬ−１３−５）の基を例示できる。
【００９９】
【化２９】
0005480364.tif 000030
【０１００】
式式（ＢＬ−１３−１）〜（ＢＬ−１３−５）中、Ｒ１１１〜Ｒ１３０は、それぞれ水素原子又は置換基であり、Ｒ１１１〜Ｒ１３０は隣接する置換基同士で結合して飽和もしくは不飽和の環を形成してもよい。
Ｒ１１１〜Ｒ１１５のいずれか１つ、Ｒ１１６〜Ｒ１１９のいずれか１つ、Ｒ１２０〜Ｒ１２２のいずれか１つ、Ｒ１２３〜Ｒ１２６のいずれか１つ、及びＲ１２７〜Ｒ１３０のいずれか１つは単結合であり、Ｌ１と結合する。
【０１０１】
障壁層材料として、下記式（ＢＬ−１５）で表される含窒素複素環誘導体を用いることができる。
【０１０２】
【化３０】
0005480364.tif 000031
【０１０３】
式（ＢＬ−１５）中、Ｒ４０１〜Ｒ４１６はそれぞれ水素原子、フッ素原子、置換基を有してもよい炭素数１〜１０のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数３〜１０のシクロアルキル基、置換基を有してもよい炭素数３〜３０のアルキルシリル基、置換基を有してもよい環形成炭素数８〜３０のアリールシリル基、置換基を有してもよい炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜２０のアリールオキシ基、置換基を有してもよいアルキルアミノ基、置換基を有してもよいアリールアミノ基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜３０のアリール基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜３０の複素環基を示す。Ｒ４０１〜Ｒ４１０の１つ、及びＲ４１１〜Ｒ４１６の１つは単結合であり、Ｌ１と結合している。Ｒ４１１〜Ｒ４１６は隣接する置換基同士で飽和又は不飽和の環を形成してもよい。
Ｌ１は、単結合、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜３０の（ｃ＋ｄ）価の炭化水素基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜３０の（ｃ＋ｄ）価の複素環基を示す。
ｃ及びｄはそれぞれ１〜３の整数を示す。
但し、Ｌ１、Ｒ４０１〜Ｒ４１６はアントラセン含有基ではない。
【０１０４】
また、障壁層に含まれる芳香族複素環誘導体として、好ましくは、下記一般式（ＢＬ−１８）で表される化合物が挙げられる。
【０１０５】
【化３１】
0005480364.tif 000032
【０１０６】
上記式（ＢＬ−１８）において、Ｒはそれぞれ独立して水素原子、フッ素原子、置換基を有してもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アルキルシリル基、アリールシリル基、ニトロ基、シアノ基または上記アリール基およびヘテロアリール基が２〜３個繋がった基である。
上記において、アリール基としては、好ましくはフェニル基、ビフェニル基、ｏ−ターフェニル基、ｍ−ターフェニル基、ｐ−ターフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、クリセニル基、ベンゾフェナントリル基、ベンゾクリセニル基、ベンズアントリル基、トリフェニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、フルオレニル基などが挙げられる。ヘテロアリール基としては、好ましくはピリジル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、イミダゾピリジル基、インドリル基、インダゾリル基、フェナントロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、ピロリル基、フラニル基、チオフェニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ベンズオキサゾリル基、ベンズチアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基などが挙げられる。
【０１０７】
例えば、次の化合物が挙げられる。
【０１０８】
【化３２】
0005480364.tif 000033
【０１０９】
また、障壁層に含まれる芳香族複素環誘導体として、好ましくは、下記一般式（ＢＬ−１９）で表される化合物が挙げられる。
【０１１０】
【化３３】
0005480364.tif 000034
【０１１１】
上記式（ＢＬ−１９）において、Ｒのうちいずれか１つは単結合でＢと結合し、残りのＲはそれぞれ独立して水素原子、フッ素原子、置換基を有してもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アルキルシリル基、アリールシリル基、ニトロ基、シアノ基または上記アリール基およびヘテロアリール基が２〜３個繋がった基である。ｍは２以上の整数である。Ｂは単結合または連結基であり、置換基を有してもよいｍ価のアルキレン基、置換基を有してもよいアルケニレン基、置換基を有してもよいｍ価のアリーレン基、置換基を有してもよいｍ価のヘテロアリーレン基、アリール基及びヘテロアリール基が２〜４個結合してできたｍ価の基又は下記式（ＢＬ−２０）で示されるｍ価の基である。
【０１１２】
【化３４】
0005480364.tif 000035
【０１１３】
式（ＢＬ−２０）において、Ａｒ´はそれぞれ独立して置換基を有してもよいアリーレン基又はヘテロアリーレン基である。ａは式（ＢＬ−１９）中に示されているフェナントロリン構造との結合部位である。Ｙは、Ｏ、ＳまたはＣＲ´２であり、Ｒ´は独立して置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいヘテロアリール基であり、Ｒ´同士で結合を形成して飽和又は不飽和の環を形成していても良い。ｊおよびｋはそれぞれ独立して１以上の整数であり、ｊ＋ｋ＝ｍを満たす。
上記において、アリール基としては、好ましくはフェニル基、ビフェニル基、ｏ−ターフェニル基、ｍ−ターフェニル基、ｐ−ターフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、クリセニル基、ベンゾフェナントリル基、ベンゾクリセニル基、ベンズアントリル基、トリフェニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、フルオレニル基などが挙げられる。ヘテロアリール基としては、好ましくはピリジル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、イミダゾピリジル基、インドリル基、インダゾリル基、フェナントロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、ピロリル基、フラニル基、チオフェニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ベンズオキサゾリル基、ベンズチアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基などが挙げられる。
【０１１４】
例えば、次の化合物が挙げられる。
【０１１５】
【化３５】
0005480364.tif 000036
【０１１６】
電子注入層は、障壁層と陰極との間に設けられる。電子注入層は、陰極からの電子注入を容易にするためのものである。具体例としては、通常の電子輸送材とアルカリ金属化合物、アルカリ金属又はアルカリ金属錯体とを積層したものや、障壁層を形成する材料に、アルカリ金属化合物、アルカリ金属又はアルカリ金属錯体に代表されるドナーを添加したものを用いることができる。
【０１１７】
本発明における障壁層に含まれる芳香族複素環誘導体の電子移動度が、電界強度０．０４ＭＶ／ｃｍ以上０．５ＭＶ／ｃｍ以下の範囲において、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましい。
発光層への電子注入を促進し、発光層内の励起子密度を高め、ＴＴＦ現象を効率よく起こすためである。
また、本発明における障壁層の膜厚は、１０ｎｍ以下であることが好ましい。障壁層の電子移動度が低い値であっても、三重項励起子拡散を防止しつつ、発光層への電子注入の抑制を抑え、ＴＴＦ現象を効率よく起こすためである。
特に、障壁層に含まれる芳香族複素環誘導体の電子移動度が、電界強度０．０４ＭＶ／ｃｍ以上０．５ＭＶ／ｃｍ以下の範囲において、１０−８ｃｍ２／Ｖｓ以下の場合に有効である。
また、本発明における電子注入層は、電界強度０．０４ＭＶ／ｃｍ以上０．５ＭＶ／ｃｍ以下の範囲において、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましい。
発光層への電子注入を促進し、発光層内の励起子密度を高め、ＴＴＦ現象を効率よく起こすためである。
【０１１８】
前述の電子注入層にドープされるドナーの具体例は、次のとおりである。
ドナー性金属とは、仕事関数３．８ｅＶ以下の金属をいい、好ましくはアルカリ金属、アルカリ土類金属および希土類金属であり、より好ましくはＣｓ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｓｒ，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｂａ，Ｙｂ，ＥｕおよびＣｅである。
ドナー性金属化合物とは、上記のドナー性金属を含む化合物であり、好ましくはアルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属を含む化合物であり、より好ましくはこれらの金属のハロゲン化物、酸化物、炭酸塩、ホウ酸塩である。例えば、ＭＯｘ（Ｍはドナー性金属、ｘは０．５〜１．５）、ＭＦｘ（ｘは１〜３）、Ｍ（ＣＯ３）ｘ（ｘは０．５〜１．５）で表される化合物である。
【０１１９】
ドナー性金属錯体とは、上記のドナー性金属の錯体であり、好ましくはアルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属の有機金属錯体である。好ましくは下記式（Ｉ）で表される有機金属錯体である。
【０１２０】
【化３６】
0005480364.tif 000037
【０１２１】
式（Ｉ）中、Ｍは、ドナー性金属であり、Ｑは、配位子であり、好ましくは、カルボン酸誘導体、ジケトン誘導体又はキノリン誘導体であり、ｎは、１〜４の整数である。
【０１２２】
ドナー性金属錯体の具体例としては、特開２００５−７２０１２号公報に記載のタングステン水車等が挙げられる。さらに、特開平１１−３４５６８７号公報に記載された中心金属がアルカリ金属、アルカリ土類金属であるフタロシアニン化合物等もドナー性金属錯体として使用できる。
上記のドナーは一種単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
【０１２３】
また、電子注入層に用いられる化合物としては、下記一般式（ＥＩＬ−１）で表される化合物が挙げられる。
【０１２４】
【化３７】
0005480364.tif 000038
【０１２５】
一般式（ＥＩＬ−１）において、ＨＡｒ１は、置換もしくは無置換の含窒素複素環基であり、好ましくは下記式の構造である。
【０１２６】
【化３８】
0005480364.tif 000039
【０１２７】
一般式（ＥＩＬ−１）におけるＨＡｒ１の置換基としては、
フッ素原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜２０のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜２０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数８〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基
などが挙げられる。
【０１２８】
一般式（ＥＩＬ−１）において、Ａｒ１は、置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜３０の縮合環基であり、好ましくは下記の縮合環構造を有する物である。
【０１２９】
【化３９】
0005480364.tif 000040
【０１３０】
一般式（ＥＩＬ−１）におけるＡｒ１の置換基としては、
フッ素原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜２０のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜２０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数８〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基
などが挙げられる。
【０１３１】
一般式（ＥＩＬ−１）においてＬ１は、
単結合、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のａ＋ｂ価の炭化水素環基、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０のａ＋ｂ価の複素環基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の炭化水素環基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基が複数連結して形成されるａ＋ｂ価の基を示す。
一般式（ＥＩＬ−１）におけるＬ１の置換基としては、
フッ素原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の炭素数３〜２０のアルキルシリル基、
置換もしくは無置換の炭素数８〜３０のアリールシリル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、又は
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基
などが挙げられる。
一般式（ＥＩＬ−１）においてaは、１〜３の整数であり、好ましくは、ａ＝１である。
一般式（ＥＩＬ−１）においてbは、１〜３の整数であり、好ましくは、ｂ＝１である。
【０１３２】
また、電子注入層に用いられる化合物としては、下記一般式（ＥＩＬ−２）で表される化合物が挙げられる。
【０１３３】
【化４０】
0005480364.tif 000041
【０１３４】
一般式（ＥＩＬ−２）において、Ｒ１０１〜Ｒ１０８のうち１つは単結合でＬ２と結合し、他は水素原子又は置換基である。
一般式（ＥＩＬ−２）におけるＲ１０１〜Ｒ１０８の置換基としては、前記一般式（ＥＩＬ−１）で挙げたものと同様のものが挙げられ、好ましくは炭素数１〜２０のアルキル基又は環形成炭素数６〜３０のアリール基である。
一般式（ＥＩＬ−２）において、Ｌ２は、単結合もしくは連結基を表し、連結基はｃ価の芳香族炭化水素基もしくは、下記一般式（ＥＩＬ−２−１）により示される構造を有するｃ価の基である。
【０１３５】
【化４１】
0005480364.tif 000042
【０１３６】
一般式（ＥＩＬ−２−１）において、Ｒ１０９〜Ｒ１１０は、水素原子または置換基である。
一般式（ＥＩＬ−２−１）において、ｄ及びｅは、それぞれ独立に１〜５の整数である。
一般式（ＥＩＬ−２−１）において、Ｘは、下記式に示される構造より選ばれる。
【０１３７】
【化４２】
0005480364.tif 000043
【０１３８】
一般式（ＥＩＬ−２）において、ｃは２〜４の整数であり、好ましくはｃは２である。
一般式（ＥＩＬ−２）で示された化合物の内、好ましくは、Ｒ１０１においてＬ２と結合した下記の一般式（ＥＩＬ−２−２）で示される化合物である。
【０１３９】
【化４３】
0005480364.tif 000044
【０１４０】
一般式（ＥＩＬ−２−２）において、Ｒ１０２〜Ｒ１０７は水素原子又は置換基であり、好ましくは水素原子である。
一般式（ＥＩＬ−２−２）において、ｃ及びＬ２は上記一般式（ＥＩＬ−２）と同様である。
一般式（ＥＩＬ−２−２）において、ｃは、好ましくは２である。
一般式（ＥＩＬ−２−２）において、Ｌ２は、好ましくは置換もしくは無置換のフェニレン基又は置換もしくは無置換のナフチレン基である。
一般式（ＥＩＬ−２−２）において、Ａｒ１０８は、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基であり、さらに好ましくは、メチル基、ｔ−ブチル基、置換もしくは無置換のフェニル基または置換もしくは無置換のナフチル基である。
【０１４１】
さらに、ＴＴＦ現象を効率的に起こすための条件を、ホストとドーパントのアフィニティの関係に着目して説明する。以下では、ホストのアフィニティをＡｈ、ドーパントのアフィニティをＡｄ、ホストのイオン化ポテンシャルをＩｈ、ドーパントのイオン化ポテンシャルをＩｄと記載する。
ここで、以下のように場合分けして説明する。
［１］Ａｈ＞Ａｄの場合
［２］Ａｈ＜Ａｄの場合
［３］Ａｈ＜Ａｄを満たすドーパントとＡｈ＞Ａｄを満たすドーパントとが共存する場合
【０１４２】
［１］Ａｈ＞Ａｄの場合
まず、Ａｈ＞Ａｄという関係を満たす場合について説明する。本実施形態で用いるドーパントは、主ピーク波長が５５０ｎｍ以下の蛍光発光を示すドーパント（以下、主ピーク波長５５０ｎｍ以下の蛍光発光性ドーパントともいう）であり、エネルギーギャップは、比較的大きくなる。したがって、Ａｈ＞Ａｄという関係を満たすとき、同時にＩｈ＞Ｉｄという関係を満たす。そのため、ドーパントは、正孔トラップとして機能し易くなる。
【０１４３】
このときの発光層におけるホストとドーパントのＩｐ−Ａｆの関係を、例として図４に示す。図４において、発光層の斜線部分は、励起子密度分布を示す。図５〜図７についても同様である。なお、図４においては、Ａｈ＞Ａｂ＞Ａｅの場合における関係が示されている。
ホストとのイオン化ポテンシャル差が大きくなると、ドーパントは、正孔トラップ性を有するようになり、三重項励起子は、ホスト分子上ばかりではなく、直接ドーパント分子上でも生成されるようになる。その結果、直接ドーパント上で生成する三重項励起子が多くなる。ＥＴｈ＜ＥＴｄという関係になっていれば、ドーパント分子上の三重項励起子エネルギーは、デクスターエネルギー移動により、ホスト分子上に移り、結果としてすべての三重項励起子がホスト上に集まる。その結果、効率よくＴＴＦ現象が起きるようになる。
【０１４４】
本発明において、正孔輸送帯域内に、発光層に隣接して正孔輸送層が設けられ、正孔輸送層の三重項エネルギーＥＴｈｏが、ホストの三重項エネルギーＥＴｈよりも大きいことが好ましい。
ドーパントが正孔トラップ性を有する場合には、正孔輸送帯域から発光層に注入された正孔は、ドーパントにトラップされる。そのため、再結合は、発光層中の陽極側で多く起きるようになる。従来知られている正孔輸送帯域に用いる正孔輸送材料の三重項エネルギーは、もともとホストの三重項エネルギーより大きな場合が多く、正孔側における三重項励起子の拡散は、問題となっていなかった。
一方、陽極側で多く再結合が起きているとはいえ、電子輸送帯域界面での三重項励起子の密度も無視できず、このような状況においても、障壁層の三重項エネルギーを大きくすることで高効率化を図ることができるようになる。
【０１４５】
また、再結合領域を決める他の要因としては、正孔輸送帯域や電子輸送帯域のキャリア移動度やイオン化ポテンシャル、アフィニティ、さらには膜厚がある。例えば、正孔輸送帯域よりも電子輸送帯域の膜厚が大きい場合には相対的には発光層への電子注入量が小さくなり、その結果、再結合領域が電子輸送帯域側へ偏る。このような場合に、本願のように三重項エネルギーの大きな障壁層を用いると、ＴＴＦ現象をより効率的に起こすことが可能となる。
【０１４６】
以上のようなアフィニティの関係を満たすホストとドーパントとしては、例えば、以下の化合物から選択できる（特開２０１０−５０２２７号公報（特願２００８−２１２１０２）等参照）。
ホストは、アントラセン誘導体、多環芳香族骨格含有化合物、好ましくはアントラセン誘導体である。
ドーパントは、ピレン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、およびアミノピレン誘導体からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物である。
ホストとドーパントとの組み合わせの好ましい例としては、ホストとしてのアントラセン誘導体と、ドーパントとして、ピレン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、およびアミノピレン誘導体からなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物の組み合わせである。
【０１４７】
具体的なアミノアントラセン誘導体の例として以下の式（４）で表される化合物が挙げられる。
【０１４８】
【化４４】
0005480364.tif 000045
【０１４９】
式（４）中、Ａ１およびＡ２は、それぞれ独立に置換基を有してもよい炭素数１〜６の脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基、又は窒素、又は硫黄又は酸素原子を含む置換基を有してもよい環形成原子数５〜１９の複素芳香族炭化水素基である。
Ａ３は、それぞれ独立に置換基を有してもよい炭素数１〜６の脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基、置換基を有してもよい環形成原子数５〜１９の複素芳香族炭化水素基又は水素原子である。この複素芳香族炭化水素基は、窒素、硫黄又は酸素原子を含む。
【０１５０】
具体的なアミノクリセン誘導体の例として以下の式（５）で表される化合物が挙げられる。
【０１５１】
【化４５】
0005480364.tif 000046
【０１５２】
式（５）中、Ｘ１〜Ｘ１０は、それぞれ水素原子又は置換基であり、Ｙ１，Ｙ２は、それぞれ置換基である。
好ましくは、Ｘ１〜Ｘ１０は、水素原子である。好ましくは、Ｙ１，Ｙ２は、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜３０の芳香族環である。この芳香族環の置換基として、好ましくは、炭素数１〜６のアルキル基である。また、この芳香族環として、環形成炭素数６〜１０の芳香族環又はフェニル基が好ましい。
【０１５３】
具体的なアミノピレン誘導体の例として以下の式（６）で表される化合物が挙げられる。
【０１５４】
【化４６】
0005480364.tif 000047
【０１５５】
式（６）中、Ｘ１〜Ｘ１０は、それぞれ水素原子又は置換基であり、ただし、Ｘ３とＸ８又はＸ２とＸ７が、それぞれ−ＮＹ１Ｙ２（Ｙ１，Ｙ２は置換基である）である。好ましくは、Ｘ３とＸ８がそれぞれ−ＮＹ１Ｙ２であるとき、Ｘ２，４，５，７，９，１０は、水素原子であり、Ｘ１，Ｘ６は水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基である。好ましくは、Ｘ２とＸ７がそれぞれ−ＮＹ１Ｙ２であるとき、Ｘ１，３−６，８−１０は、水素原子である。好ましくは、Ｙ１，Ｙ２は、置換基を有してもよい芳香族環であって、例えば、フェニル基やナフチル基である。この芳香族環の置換基としては、例えば、炭素数１〜６のアルキル基が挙げられる。
【０１５６】
アントラセン誘導体は、下記式（７）で表される化合物が好ましい。
【０１５７】
【化４７】
0005480364.tif 000048
【０１５８】
式（７）中、Ａｒ１１およびＡｒ１２は、それぞれ独立に、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリール基、又は環形成原子数５〜５０の複素環基であり、Ｒ１〜Ｒ８は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０の複素環基、置換基を有してもよい炭素数１〜５０のアルキル基、置換基を有してもよい環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換基を有してもよい炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数７〜５０のアラルキル基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリールオキシ基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリールチオ基、置換基を有してもよい炭素数２〜５０のアルコキシカルボニル基、置換基を有してもよいシリル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基から選ばれる基である。
【０１５９】
これらのアントラセン誘導体の中でも、下記アントラセン誘導体（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）のいずれかであることが好ましく、適用する有機ＥＬ素子の構成や求める特性により選択される。
【０１６０】
（アントラセン誘導体（Ａ））
当該アントラセン誘導体は、式（７）におけるＡｒ１１およびＡｒ１２が、それぞれ独立に、置換基を有してもよい環形成炭素数１０〜５０の縮合アリール基となっている。当該アントラセン誘導体としては、Ａｒ１１およびＡｒ１２が同一の置換基を有してもよい縮合アリール基である場合、および異なる置換基を有してもよい縮合アリール基である場合に分けることができる。
具体的には、下記式（７−１）〜（７−３）で表されるアントラセン誘導体、および式（７）におけるＡｒ１１およびＡｒ１２が異なる置換基を有してもよい縮合アリール基であるアントラセン誘導体が挙げられる。
【０１６１】
下記式（７−１）で表されるアントラセン誘導体は、Ａｒ１１およびＡｒ１２が、置換基を有してもよい９−フェナントレニル基となっている。
【０１６２】
【化４８】
0005480364.tif 000049
【０１６３】
（式（７−１）中、Ｒ１〜Ｒ８は前記と同様であり、
Ｒ１１は、水素原子、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０の複素環基、置換基を有してもよい炭素数１〜５０のアルキル基、置換基を有してもよい環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換基を有してもよい炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数７〜５０のアラルキル基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリールオキシ基、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリールチオ基、置換基を有してもよい炭素数２〜５０のアルコキシカルボニル基、置換基を有してもよいシリル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基およびヒドロキシル基から選ばれる基であり、
ａは、０〜９の整数である。ａが２以上の整数の場合、複数あるＲ１１は、２つの置換基を有してもよいフェナントレニル基が同一であることを条件に、それぞれが同一でも異なっていてもよい。）
【０１６４】
下記式（７−２）で表されるアントラセン誘導体は、式（７）におけるＡｒ１１およびＡｒ１２が、置換基を有してもよい２−ナフチル基となっている。
【０１６５】
【化４９】
0005480364.tif 000050
【０１６６】
（式（７−２）中、Ｒ１〜Ｒ８およびＲ１１は前記と同様であり、
ｂは１〜７の整数である。ｂが２以上の整数の場合、複数あるＲ１１は、２つの置換基を有してもよい２−ナフチル基が同一であることを条件に、それぞれが同一でも異なっていてもよい。）
【０１６７】
下記式（７−３）で表されるアントラセン誘導体は、式（７）におけるＡｒ１１およびＡｒ１２が、置換基を有してもよい１−ナフチル基となっている。
【０１６８】
【化５０】
0005480364.tif 000051
【０１６９】
（式（７−３）中、Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１およびｂは、前記と同様である。また、ｂが２以上の整数の場合、複数あるＲ１１は、２つの置換基を有してもよい１−ナフチル基が同一であることを条件に、それぞれが同一でも異なっていてもよい。）
【０１７０】
式（７）におけるＡｒ１１およびＡｒ１２が異なる置換基を有してもよい縮合アリール基であるアントラセン誘導体としては、Ａｒ１１およびＡｒ１２が、置換基を有してもよい９−フェナントレニル基、置換基を有してもよい１−ナフチル基および置換基を有してもよい２−ナフチル基のいずれかであることが好ましい。
具体的には、Ａｒ１１が１−ナフチル基、およびＡｒ１２が２−ナフチル基である場合、Ａｒ１１が１−ナフチル基およびＡｒ１２が９−フェナントリル基である場合、並びにＡｒ１１が２−ナフチル基およびＡｒ１２が９−フェナントリル基である場合である。
【０１７１】
（アントラセン誘導体（Ｂ））
当該アントラセン誘導体は、式（７）におけるＡｒ１１およびＡｒ１２の一方が置換基を有してもよいフェニル基であり、他方が置換基を有してもよい環形成炭素数１０〜５０の縮合アリール基となっている。当該アントラセン誘導体としては、具体的には、下記式（７−４）および（７−５）で表されるアントラセン誘導体が挙げられる。
【０１７２】
下記式（７−４）で表されるアントラセン誘導体は、式（７）におけるＡｒ１１が置換基を有してもよい１−ナフチル基であり、Ａｒ１２が、置換基を有してもよいフェニル基となっている。
【０１７３】
【化５１】
0005480364.tif 000052
【０１７４】
（式（７−４）中、Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１およびｂは、前記と同様であり、
Ａｒ６は、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換基を有してもよい炭素数１〜５０のアルキル基、置換基を有してもよい環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換基を有してもよい炭素数７〜５０のアラルキル基、置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０の複素環基、９，９−ジメチルフルオレン−１−イル基、９，９−ジメチルフルオレン−２−イル基、９，９−ジメチルフルオレン−３−イル基、９，９−ジメチルフルオレン−４−イル基、ジベンゾフラン−１−イル基、ジベンゾフラン−２−イル基、ジベンゾフラン−３−イル基、又はジベンゾフラン−４−イル基である。また、Ａｒ６は、それが結合しているベンゼン環と共に、置換基を有してもよいフルオレニル基や置換基を有してもよいジベンゾフラニル基等の環を形成していてもよい。ｂが２以上の整数の場合、複数あるＲ１１は、それぞれが同一でも異なっていてもよい。）
【０１７５】
下記式（７−５）で表されるアントラセン誘導体は、式（７）におけるＡｒ１１が置換基を有してもよい２−ナフチル基であり、Ａｒ１２が、置換基を有してもよいフェニル基となっている。
【０１７６】
【化５２】
0005480364.tif 000053
【０１７７】
（式（７−５）中、Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１およびｂは前記と同様であり、Ａｒ７は、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０の複素環基、置換基を有してもよい炭素数１〜５０のアルキル基、置換基を有してもよい環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換基を有してもよい炭素数７〜５０のアラルキル基、ジベンゾフラン−１−イル基、ジベンゾフラン−２−イル基、ジベンゾフラン−３−イル基、又はジベンゾフラン−４−イル基である。また、Ａｒ７はそれが結合しているベンゼン環と共に、置換基を有してもよいフルオレニル基や置換基を有してもよいジベンゾフラニル基等の環を形成していてもよい。ｂが２以上の整数の場合、複数あるＲ１１は、それぞれが同一でも異なっていてもよい。）
【０１７８】
（アントラセン誘導体（Ｃ））
当該アントラセン誘導体は、下記式（７−６）で表され、具体的には、下記式（７−６−１）、（７−６−２）および（７−６−３）のいずれかで表される誘導体であることが好ましい。
【０１７９】
【化５３】
0005480364.tif 000054
【０１８０】
（式（７−６）中、Ｒ１〜Ｒ８およびＡｒ６は、前記と同様であり、Ａｒ５は、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換基を有してもよい炭素数１〜５０のアルキル基、置換基を有してもよい環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換基を有してもよい炭素数７〜５０のアラルキル基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０の複素環基であり、Ａｒ５とＡｒ６は、それぞれ独立に選択される。）
【０１８１】
【化５４】
0005480364.tif 000055
【０１８２】
（式（７−６−１）中、Ｒ１〜Ｒ８は、前記と同様である。）
【０１８３】
【化５５】
0005480364.tif 000056
【０１８４】
（式（７−６−２）中、Ｒ１〜Ｒ８は、前記と同様である。Ａｒ８は、置換基を有してもよい環形成炭素数１０〜２０の縮合アリール基である。）
【０１８５】
【化５６】
0005480364.tif 000057
【０１８６】
（式（７−６−３）中、Ｒ１〜Ｒ８は、式（７）と同様である。
Ａｒ５ａおよびＡｒ６ａは、それぞれ独立に、置換基を有してもよい環形成炭素数１０〜２０の縮合アリール基である。）
【０１８７】
Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１、Ａｒ５〜Ａｒ７、Ａｒ１１およびＡｒ１２の置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリール基としては、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、６−クリセニル基、１−ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、２−ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、３−ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、４−ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、５−ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、６−ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、１−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、２−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、３−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、４−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、５−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、６−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、７−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、８−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、９−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１０−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１１−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１２−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１３−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１４−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１−トリフェニル基、２−トリフェニル基、２−フルオレニル基、９，９−ジメチルフルオレン−２−イル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ｐ−ターフェニル−４−イル基、ｐ−ターフェニル−３−イル基、ｐ−ターフェニル−２−イル基、ｍ−ターフェニル−４−イル基、ｍ−ターフェニル−３−イル基、ｍ−ターフェニル−２−イル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、ｐ−ｔ−ブチルフェニル基、ｐ−（２−フェニルプロピル）フェニル基、３−メチル−２−ナフチル基、４−メチル−１−ナフチル基、４−メチル−１−アントリル基、４’−メチルビフェニルイル基、４”−ｔ−ブチル−ｐ−ターフェニル−４−イル基等が挙げられる。好ましくは、無置換のフェニル基、置換フェニル基および置換基を有してもよい環形成炭素数１０〜１４のアリール基（例えば、１−ナフチル基、２−ナフチル基、９−フェナントリル基）、置換基を有してもよいフルオレニル基（２−フルオレニル基）、および置換基を有してもよいピレニル基（１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基）である。
【０１８８】
また、Ａｒ５ａ、Ａｒ６ａおよびＡｒ８の置換基を有してもよい環形成炭素数１０〜２０の縮合アリール基としては、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、２−フルオレニル基等が挙げられる。特に、１−ナフチル基、２−ナフチル基、９−フェナントリル基、およびフルオレニル基（２−フルオレニル基）が好ましい。
【０１８９】
Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１、Ａｒ５〜Ａｒ７、Ａｒ１１およびＡｒ１２の置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０の複素環基としては、１−ピロリル基、２−ピロリル基、３−ピロリル基、ピラジニル基、２−ピリジニル基、３−ピリジニル基、４−ピリジニル基、１−インドリル基、２−インドリル基、３−インドリル基、４−インドリル基、５−インドリル基、６−インドリル基、７−インドリル基、１−イソインドリル基、２−イソインドリル基、３−イソインドリル基、４−イソインドリル基、５−イソインドリル基、６−イソインドリル基、７−イソインドリル基、２−フリル基、３−フリル基、２−ベンゾフラニル基、３−ベンゾフラニル基、４−ベンゾフラニル基、５−ベンゾフラニル基、６−ベンゾフラニル基、７−ベンゾフラニル基、１−イソベンゾフラニル基、３−イソベンゾフラニル基、４−イソベンゾフラニル基、５−イソベンゾフラニル基、６−イソベンゾフラニル基、７−イソベンゾフラニル基、１−ジベンゾフラニル基、２−ジベンゾフラニル基、３−ジベンゾフラニル基、４−ジベンゾフラニル基、１−ジベンゾチオフェニル基、２−ジベンゾチオフェニル基、３−ジベンゾチオフェニル基、４−ジベンゾチオフェニル基、キノリル基、３−キノリル基、４−キノリル基、５−キノリル基、６−キノリル基、７−キノリル基、８−キノリル基、１−イソキノリル基、３−イソキノリル基、４−イソキノリル基、５−イソキノリル基、６−イソキノリル基、７−イソキノリル基、８−イソキノリル基、２−キノキサリニル基、５−キノキサリニル基、６−キノキサリニル基、１−カルバゾリル基、２−カルバゾリル基、３−カルバゾリル基、４−カルバゾリル基、９−カルバゾリル基、１−フェナントリジニル基、２−フェナントリジニル基、３−フェナントリジニル基、４−フェナントリジニル基、６−フェナントリジニル基、７−フェナントリジニル基、８−フェナントリジニル基、９−フェナントリジニル基、１０−フェナントリジニル基、１−アクリジニル基、２−アクリジニル基、３−アクリジニル基、４−アクリジニル基、９−アクリジニル基、１，７−フェナントロリン−２−イル基、１，７−フェナントロリン−３−イル基、１，７−フェナントロリン−４−イル基、１，７−フェナントロリン−５−イル基、１，７−フェナントロリン−６−イル基、１，７−フェナントロリン−８−イル基、１，７−フェナントロリン−９−イル基、１，７−フェナントロリン−１０−イル基、１，８−フェナントロリン−２−イル基、１，８−フェナントロリン−３−イル基、１，８−フェナントロリン−４−イル基、１，８−フェナントロリン−５−イル基、１，８−フェナントロリン−６−イル基、１，８−フェナントロリン−７−イル基、１，８−フェナントロリン−９−イル基、１，８−フェナントロリン−１０−イル基、１，９−フェナントロリン−２−イル基、１，９−フェナントロリン−３−イル基、１，９−フェナントロリン−４−イル基、１，９−フェナントロリン−５−イル基、１，９−フェナントロリン−６−イル基、１，９−フェナントロリン−７−イル基、１，９−フェナントロリン−８−イル基、１，９−フェナントロリン−１０−イル基、１，１０−フェナントロリン−２−イル基、１，１０−フェナントロリン−３−イル基、１，１０−フェナントロリン−４−イル基、１，１０−フェナントロリン−５−イル基、２，９−フェナントロリン−１−イル基、２，９−フェナントロリン−３−イル基、２，９−フェナントロリン−４−イル基、２，９−フェナントロリン−５−イル基、２，９−フェナントロリン−６−イル基、２，９−フェナントロリン−７−イル基、２，９−フェナントロリン−８−イル基、２，９−フェナントロリン−１０−イル基、２，８−フェナントロリン−１−イル基、２，８−フェナントロリン−３−イル基、２，８−フェナントロリン−４−イル基、２，８−フェナントロリン−５−イル基、２，８−フェナントロリン−６−イル基、２，８−フェナントロリン−７−イル基、２，８−フェナントロリン−９−イル基、２，８−フェナントロリン−１０−イル基、２，７−フェナントロリン−１−イル基、２，７−フェナントロリン−３−イル基、２，７−フェナントロリン−４−イル基、２，７−フェナントロリン−５−イル基、２，７−フェナントロリン−６−イル基、２，７−フェナントロリン−８−イル基、２，７−フェナントロリン−９−イル基、２，７−フェナントロリン−１０−イル基、１−フェナジニル基、２−フェナジニル基、１−フェノチアジニル基、２−フェノチアジニル基、３−フェノチアジニル基、４−フェノチアジニル基、１０−フェノチアジニル基、１−フェノキサジニル基、２−フェノキサジニル基、３−フェノキサジニル基、４−フェノキサジニル基、１０−フェノキサジニル基、２−オキサゾリル基、４−オキサゾリル基、５−オキサゾリル基、２−オキサジアゾリル基、５−オキサジアゾリル基、３−フラザニル基、２−チエニル基、３−チエニル基、２−メチルピロール−１−イル基、２−メチルピロール−３−イル基、２−メチルピロール−４−イル基、２−メチルピロール−５−イル基、３−メチルピロール−１−イル基、３−メチルピロール−２−イル基、３−メチルピロール−４−イル基、３−メチルピロール−５−イル基、２−ｔ−ブチルピロール−４−イル基、３−（２−フェニルプロピル）ピロール−１−イル基、２−メチル−１−インドリル基、４−メチル−１−インドリル基、２−メチル−３−インドリル基、４−メチル−３−インドリル基、２−ｔ−ブチル−１−インドリル基、４−ｔ−ブチル−１−インドリル基、２−ｔ−ブチル−３−インドリル基、４−ｔ−ブチル−３−インドリル基等が挙げられる。好ましくは、１−ジベンゾフラニル基、２−ジベンゾフラニル基、３−ジベンゾフラニル基、４−ジベンゾフラニル基、１−ジベンゾチオフェニル基、２−ジベンゾチオフェニル基、３−ジベンゾチオフェニル基、４−ジベンゾチオフェニル基、１−カルバゾリル基、２−カルバゾリル基、３−カルバゾリル基、４−カルバゾリル基、９−カルバゾリル基である。
【０１９０】
Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１およびＡｒ５〜Ａｒ７の置換基を有してもよい炭素数１〜５０のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ヒドロキシメチル基、１−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシイソブチル基、１，２−ジヒドロキシエチル基、１，３−ジヒドロキシイソプロピル基、２，３−ジヒドロキシ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、１−クロロエチル基、２−クロロエチル基、２−クロロイソブチル基、１，２−ジクロロエチル基、１，３−ジクロロイソプロピル基、２，３−ジクロロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、１−ブロモエチル基、２−ブロモエチル基、２−ブロモイソブチル基、１，２−ジブロモエチル基、１，３−ジブロモイソプロピル基、２，３−ジブロモ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリブロモプロピル基、ヨードメチル基、１−ヨードエチル基、２−ヨードエチル基、２−ヨードイソブチル基、１，２−ジヨードエチル基、１，３−ジヨードイソプロピル基、２，３−ジヨード−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヨードプロピル基、アミノメチル基、１−アミノエチル基、２−アミノエチル基、２−アミノイソブチル基、１，２−ジアミノエチル基、１，３−ジアミノイソプロピル基、２，３−ジアミノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリアミノプロピル基、シアノメチル基、１−シアノエチル基、２−シアノエチル基、２−シアノイソブチル基、１，２−ジシアノエチル基、１，３−ジシアノイソプロピル基、２，３−ジシアノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリシアノプロピル基、ニトロメチル基、１−ニトロエチル基、２−ニトロエチル基、２−ニトロイソブチル基、１，２−ジニトロエチル基、１，３−ジニトロイソプロピル基、２，３−ジニトロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリニトロプロピル基等が挙げられる。好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基である。
【０１９１】
Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１およびＡｒ５〜Ａｒ７の置換基を有してもよい環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、４−メチルシクロヘキシル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基、１−ノルボルニル基、２−ノルボルニル基等が挙げられる。好ましくは、シクロペンチル基、シクロヘキシル基である。
【０１９２】
Ｒ１〜Ｒ８およびＲ１１の置換基を有してもよい炭素数１〜５０のアルコキシ基は、−ＯＺで表される基であり、Ｚは、前記Ｒ１〜Ｒ８の置換基を有してもよい炭素数１〜５０のアルキル基から選択される。
【０１９３】
Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１およびＡｒ５〜Ａｒ７の置換基を有してもよい炭素数７〜５０アラルキル基（アリール部分は炭素数６〜４９、アルキル部分は炭素数１〜４４）としては、ベンジル基、１−フェニルエチル基、２−フェニルエチル基、１−フェニルイソプロピル基、２−フェニルイソプロピル基、フェニル−ｔ−ブチル基、α−ナフチルメチル基、１−α−ナフチルエチル基、２−α−ナフチルエチル基、１−α−ナフチルイソプロピル基、２−α−ナフチルイソプロピル基、β−ナフチルメチル基、１−β−ナフチルエチル基、２−β−ナフチルエチル基、１−β−ナフチルイソプロピル基、２−β−ナフチルイソプロピル基、１−ピロリルメチル基、２−（１−ピロリル）エチル基、ｐ−メチルベンジル基、ｍ−メチルベンジル基、ｏ−メチルベンジル基、ｐ−クロロベンジル基、ｍ−クロロベンジル基、ｏ−クロロベンジル基、ｐ−ブロモベンジル基、ｍ−ブロモベンジル基、ｏ−ブロモベンジル基、ｐ−ヨードベンジル基、ｍ−ヨードベンジル基、ｏ−ヨードベンジル基、ｐ−ヒドロキシベンジル基、ｍ−ヒドロキシベンジル基、ｏ−ヒドロキシベンジル基、ｐ−アミノベンジル基、ｍ−アミノベンジル基、ｏ−アミノベンジル基、ｐ−ニトロベンジル基、ｍ−ニトロベンジル基、ｏ−ニトロベンジル基、ｐ−シアノベンジル基、ｍ−シアノベンジル基、ｏ−シアノベンジル基、１−ヒドロキシ−２−フェニルイソプロピル基、１−クロロ−２−フェニルイソプロピル基等が挙げられる。
【０１９４】
Ｒ１〜Ｒ８およびＲ１１の置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリールオキシ基およびアリールチオ基は、それぞれ−ＯＹおよびＳＹと表され、Ｙは、前記Ｒ１〜Ｒ８の置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリール基から選ばれる。
【０１９５】
Ｒ１〜Ｒ８およびＲ１１の置換基を有してもよい炭素数２〜５０アルコキシカルボニル基（アルキル部分は炭素数１〜４９）は、−ＣＯＯＺと表され、Ｚは、前記Ｒ１〜Ｒ８の置換基を有してもよい炭素数１〜５０のアルキル基から選ばれる。
【０１９６】
Ｒ１〜Ｒ８およびＲ１１の置換シリル基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基等が挙げられる。
【０１９７】
Ｒ１〜Ｒ８およびＲ１１のハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
【０１９８】
［２］Ａｈ＜Ａｄの場合
Ａｈ＜Ａｄとなるようなホストとドーパントとの組み合わせにすると、電子輸送帯域内に設けた障壁層の効果が顕著に現れ、ＴＴＦ現象による高効率化を図ることができる。そこで、以下の［２−１］および［２−２］のように場合を分けて説明する。なお、一般に有機材料は、測定されるアフィニティレベルよりも０．２ｅＶ程度大きな範囲にＬＵＭＯレベルの広がりを持つ。
【０１９９】
［２−１］ＡｄとＡｈとの差が０．２ｅＶよりも小さな場合
図５は、この場合のエネルギーバンド図の一例である。発光層内に示している点線は、ドーパントのエネルギー準位を表す。図５のように、ＡｄとＡｈとの差が０．２ｅＶよりも小さな場合、ホストのＬＵＭＯレベルの広がりの中にドーパントのＬＵＭＯレベルが入るため、発光層内を伝導する電子は、ドーパントにトラップされにくい。すなわち、このドーパントは、電子トラップ性を示しにくい。また、本発明のドーパントは、主ピーク波長５５０ｎｍ以下の蛍光性の光を発するワイドギャップなドーパントであるため、Ａｈ＜Ａｄの関係を満たす場合、ＡｄとＡｈとの差が０．２ｅＶ程度であるので、ホストのイオン化ポテンシャルとドーパントのイオン化ポテンシャルとの差が小さくなる。その結果、ドーパントは、顕著な正孔トラップ性を有さない傾向にある。なお、図５においては、Ａｈ＞Ａｂ＞Ａｅの場合における関係が示されている。
【０２００】
すなわち、この場合のドーパントは、電子、正孔のいずれにも顕著なトラップ性を有さない傾向にある。この場合、図５の発光層に付した斜線部分のように、電子−正孔の再結合は、発光層内の広い全域において主としてホスト分子上で起こり、２５％の一重項励起子と７５％の三重項励起子が主としてホスト分子上に生成する。ホスト上で生成した一重項励起子の持つエネルギーは、フェルスター型エネルギー移動によりドーパントに移動し、ドーパント分子の蛍光性発光に寄与する。一方、三重項励起子の持つエネルギーは、ホスト、ドーパントの三重項エネルギーの関係によってその行方が決まる。その間系が、ＥＴｈ＞ＥＴｄとなっている場合、ホストで生成した三重項励起子は、近傍に存在するドーパントにデクスター型のエネルギー移動をしてしまう。蛍光素子において発光層中のドーパント濃度は、通常数質量％から２０質量％程度と低く、ドーパントに移った三重項励起子は、互いに衝突する頻度が小さくなりＴＴＦ現象が生じにくくなる。しかし、本実施形態のように、ＥＴｈ＜ＥＴｄとなっていれば、三重項励起子は、ホスト分子上に存在するため、衝突頻度が上がり効率的にＴＴＦ現象が生じ易くなる。
【０２０１】
また、本発明においては、発光層に隣接して障壁層が設けられている。障壁層の三重項エネルギーＥＴｂがホストの三重項エネルギーＥＴｈよりも大きく設定されているため、三重項励起子が電子輸送帯域へ拡散するのを防止し、発光層内で効率よくＴＴＦ現象を引き起こすことが可能となる。
【０２０２】
［２−２］ＡｄとＡｈとの差が０．２ｅＶよりも大きな場合
このときのエネルギーバンド図の一例を図６に示す。ドーパントとホストとのアフィニティ差が大きくなり、ホストのＬＵＭＯレベルの広がりよりさらに高い位置にドーパントのＬＵＭＯレベルが存在することになる。そのため、ドーパントは、顕著な電子トラップ性を示す傾向が強くなる。ドーパントにトラップされた電子は、正孔がホストからドーパントに移動するのを待って再結合することになる。すなわち、図５での状況とは異なり、電子−正孔対は、ホスト分子上ばかりでなく、ドーパント分子上でも再結合するようになる。その結果、三重項励起子がホスト分子上ばかりでなく、直接ドーパント分子上でも生成するようになる。このような状況において、本実施形態のようにＥＴｈ＜ＥＴｄという関係であれば、直接ドーパント上で生成した三重項励起子もデクスター型エネルギー移動によりホスト上に集まるため、効率よくＴＴＦ現象が起きるようになる。
このようなアフィニティの関係にある場合には、ドーパントによる電子のトラップ確率は、発光層と障壁層との界面付近程高くなり、その結果、再結合も発光層と障壁層との界面付近で多く起きるようになる。この場合、三重項励起子の障壁層による閉じ込め効果は、［２−１］の場合に比べて大きくなり、障壁層との界面における三重項励起子の密度が高くなる。なお、図６においては、Ａｈ＞Ａｂ＞Ａｅの場合における関係が示されている。
【０２０３】
以上のような、Ａｈ＜Ａｄの関係を満たすホストおよびドーパントとしては、例えば、以下の化合物から選択できる（特開２０１０−５０２２７号公報（特願２００８−２１２１０２）等参照）。
ホストとしては、アントラセン誘導体および多環芳香族骨格含有化合物、好ましくは、アントラセン誘導体が挙げられる。
ドーパントとしては、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、アリールアセチレン誘導体、フルオレン誘導体、ホウ素錯体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体およびアントラセン誘導体、好ましくは、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体およびホウ素錯体、より好ましくは、フルオランテン誘導体およびホウ素錯体が挙げられる。ホストとドーパントとの組合せとしては、ホストがアントラセン誘導体であり、ドーパントがフルオランテン誘導体又はホウ素錯体である場合が好ましい。
【０２０４】
具体的なフルオランテン誘導体の例として以下の化合物が挙げられる。
【０２０５】
【化５７】
0005480364.tif 000058
【０２０６】
式（８）中、Ｘ１〜Ｘ１２は、水素又は置換基である。好ましくは、Ｘ１〜Ｘ２、Ｘ４〜Ｘ６及びＸ８〜Ｘ１１が水素原子であり、Ｘ３、Ｘ７及びＸ１２が置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のアリール基である化合物である。より好ましくは、Ｘ１〜Ｘ２、Ｘ４〜Ｘ６及びＸ８〜Ｘ１１が水素原子であり、Ｘ７及びＸ１２が置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のアリール基、Ｘ３が−Ａｒ１−Ａｒ２である化合物であり、Ａｒ１は、置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のアリーレン基、Ａｒ２は、置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のアリール基である。
また、好ましくは、Ｘ１〜Ｘ２、Ｘ４〜Ｘ６及びＸ８〜Ｘ１１が水素原子であり、Ｘ７及びＸ１２が置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のアリール基、Ｘ３が−Ａｒ１−Ａｒ２−Ａｒ３である化合物であり、Ａｒ１及びＡｒ３は、それぞれ、置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のアリーレン基、Ａｒ２は、置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のアリール基である。
具体的なホウ素錯体化合物の例として以下の化合物が挙げられる。
【０２０７】
【化５８】
0005480364.tif 000059
【０２０８】
式（９）中、Ａ及びＡ’は、少なくとも１つの窒素を含有する６員芳香族環系に相当する独立したアジン環系を表わし、Ｘａ及びＸｂは、各々独立に選ばれた置換基であって、その２つが連結することによりそれぞれ環Ａ又は環Ａ’に対して縮合環を形成するものを表わし、その際、該縮合環はアリール又はヘテロアリール置換基を含み、ｍ及びｎは、各々独立に０〜４を表わし、Ｚａ及びＺｂは、各々独立に選ばれたハロゲン化物を表わし、そして１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’は、各々独立に選ばれた炭素原子又は窒素原子を表わす。
【０２０９】
望ましくは、該アジン環は、１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’がすべて炭素原子であり、ｍ及びｎが２以上であり、そしてＸａ及びＸｂが連結して芳香族環を形成する炭素原子数２以上の置換基を表わすような、キノリニル又はイソキノリニル環である。Ｚａ及びＺｂはフッ素原子であることが望ましい。
【０２１０】
［２］の場合のホストとしてのアントラセン誘導体は、上記「［１］Ａｈ＞Ａｄの場合」で説明したものと同様である。
【０２１１】
［３］Ａｈ＜Ａｄを満たすドーパントとＡｈ＞Ａｄを満たすドーパントとが共存する場合
図７は、発光層にＡｈ＜Ａｄを満たすドーパントとＡｈ＞Ａｄを満たすドーパントの双方が含まれる場合のエネルギーバンド図の一例を示している。このような場合には、電子、正孔のいずれもほどよくトラップされ、結果として発光層内全域で再結合が起きる。したがって、陰極側においても多く再結合が起きており、三重項エネルギーの大きな障壁層を設けることにより、効率よくＴＴＦ現象が起きるようになる。なお、図７においては、Ａｈ＞Ａｂ＞Ａｅの場合における関係が示されている。
【０２１２】
本発明では、発光層と障壁層との界面における励起子密度が大きい。この場合、発光層内で再結合に寄与しなかった正孔が障壁層内へ注入される確率が大きくなる。そのため、障壁層に用いる材料としては、上記芳香族複素環誘導体の中でも酸化耐久性に優れる材料であることが好ましい。
【０２１３】
障壁層材料は、サイクリックボルタンメトリー測定で可逆な酸化過程を示すものが望ましい。
【０２１４】
インピーダンス分光法による移動度測定について説明する。陽極、陰極で好ましくは厚さ１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下程度の障壁層材料を挟み、バイアスＤＣ電圧を印加しながら１００ｍＶ以下の微小交流電圧を印加する。このときに流れる交流電流値（絶対値と位相）を測定する。交流電圧の周波数を変えながら本測定を行い、電流値と電圧値とから、複素インピーダンス（Ｚ）を算出する。このときモジュラスＭ＝ｉｗＺ（ｉ：虚数単位、ｗ：角周波数）の虚数部（ＩｍＭ）の周波数依存性を求め、ＩｍＭが最大値となる周波数ｗの逆数を、障壁層内を伝導する電子の応答時間と定義する。そして以下の式により電子移動度を算出する。
電子移動度＝（障壁層材料の膜厚）２／（応答時間・電圧）
【０２１５】
発光層は、主ピーク波長５５０ｎｍ以下の２以上の蛍光発光性ドーパントを含むことができる。２以上の蛍光発光性ドーパントを含むとき、少なくとも１つのドーパントのアフィニティＡｄがホストのアフィニティＡｈ以上であり、このドーパントの三重項エネルギーＥＴｄがホストの三重項エネルギーＥＴｈより大きい。例えば、他の少なくとも１つのドーパントのアフィニティＡｄがホストのアフィニティＡｈより小さい。このような２種類のドーパントを含むことは前述したようにＡｈ＜Ａｄを満たすドーパントとＡｈ＞Ａｄを満たすドーパントを共に含むことであり三重項エネルギーの大きな障壁層を設けることにより効率を顕著に改善できる。
【０２１６】
ドーパントのアフィニティＡｄがホストのアフィニティＡｈより小さいドーパントとしては、ピレン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、アミノピレン誘導体等が挙げられる。
【０２１７】
なお、上記に記載したホストの他、ＷＯ０５／１１３５３１、ＪＰ２００５−３１４２３９記載のジベンゾフラン化合物、ＷＯ０２／１４２４４記載のフルオレン化合物、ＷＯ０８／１４５２３９記載のベンズアントラセン化合物も使用できる。
【０２１８】
上記に記載したドーパントの他、ＪＰ２００４−２０４２３８，ＷＯ０５／１０８３４８，ＷＯ０４／８３１６２，ＷＯ０９／８４５１２，ＫＲ１０−２００８−７９９５６，ＫＲ１０−２００７−１１５５８８，ＫＲ１０−２０１０−２４８９４記載のピレン化合物、ＷＯ０４／４４０８８記載のクリセン化合物、ＷＯ０７／２１１１７記載のアントラセン化合物も使用できる。
【０２１９】
ホスト、ドーパントは、環式構造又は単一原子同士が結合してなる化合物（環式構造と単一原子の結合も含む）であって、前記結合が単結合である化合物が好ましい。好ましくない例としては、環式構造以外で炭素−炭素二重結合が存在する化合物があげられる。その理由は、ホスト、ドーパント上で生成した三重項励起子のエネルギーが、ＴＴＦ現象に使われず２重結合の構造変化に消費されてしまうからである。
【０２２０】
＜第二実施形態＞
本発明の素子は、発光層を含む有機層ユニットを少なくとも２つ有するタンデム素子構成とすることができる。２つの発光層の間には、中間層（中間導電層、電化発生層、ＣＧＬとも呼ぶ）が介在する。ユニット毎に電子輸送帯域を設けることができる。少なくとも１つの発光層が蛍光発光層であり、その発光層を含むユニットが上記の要件を満たす。具体的な積層順の例を以下に示す。また、下記発光層は、複数の発光層の積層体であってもよく、後述する第三実施形態の電荷障壁層を含む一の有機層ユニットであっても良い。
陽極／蛍光発光層／中間層／蛍光発光層／障壁層／電子注入層／陰極
陽極／蛍光発光層／障壁層／電子注入層／中間層／蛍光発光層／陰極
陽極／蛍光発光層／障壁層／電子注入層／中間層／蛍光発光層／障壁層／陰極
陽極／蛍光発光層／障壁層／中間層／蛍光発光層／障壁層／電子注入層／陰極
陽極／リン光発光層／中間層／蛍光発光層／障壁層／電子注入層／陰極
陽極／蛍光発光層／障壁層／電子注入層／中間層／リン光発光層／陰極
【０２２１】
図８に第二実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す。有機ＥＬ素子２は、陽極１０と、発光層２２，２４と、陰極５０とをこの順に備え、発光層２２，２４の間には、中間層８０がある。障壁層３２は、発光層２４に隣接している。電子注入層８０は、障壁層３２と陰極５０との間にある。障壁層３２、電子注入層８０および発光層２４が本発明の要件を満たす障壁層、電子注入層および蛍光発光層である。他方の発光層は、蛍光型でもリン光型でもよい。発光層２２の隣に別の障壁層および電子注入層を順次隣接させて設け、この別の障壁層および電子注入層、並びに発光層２２を本発明の要件を満たす障壁層、電子注入層および蛍光発光層としてもよい。
【０２２２】
なお、２つの発光層２２，２４の間に電子輸送帯域および正孔輸送帯域の少なくともいずれかが介在していてもよい。また、発光層は３以上あってもよく、中間層も２以上あってもよい。発光層が３以上あるとき、全ての発光層の間に中間層があっても、なくてもよい。
【０２２３】
中間層は、中間導電層及び電荷発生層の少なくともいずれかを含む層、又は中間導電層及び電荷発生層の少なくともいずれかであり、発光ユニットに注入する電子又は正孔の供給源となる。一対の電極から注入される電荷に加えて、中間層から供給される電荷が発光ユニット内に注入されることになるので、中間層を設けることによって、注入した電流に対する発光効率（電流効率）が向上する。
中間層としては、金属、金属酸化物、金属酸化物の混合物、複合酸化物、電子受容性有機化合物が挙げられる。金属としては、Ｍｇ、Ａｌ、ＭｇやＡｇの共蒸着膜等が好ましい。金属酸化物としては、ＺｎＯ、ＷＯ３、ＭｏＯ３、ＭｏＯ２などが挙げられる。金属酸化物の混合物としては、ＩＴＯやＩＺＯ（登録商標）、ＺｎＯ：Ａｌ等が挙げられる。電子受容性有機化合物としては、ＣＮ基を置換基に持つ有機化合物が挙げられる。ＣＮ基を含む有機化合物としては、トリフェニレン誘導体やテトラシアノキノジメタン誘導体、インデノフルオレン誘導体等が好ましい。トリフェニレン誘導体としては、ヘキサシアノヘキサアザトリフェニレンが好ましい。テトラシアノキノジメタン誘導体としてはテトラフルオロキノジメタン、ジシアノキノジメタンが好ましい。インデノフルオレン誘導体としては国際公開第２００９／０１１３２７号、国際公開第２００９／０６９７１７号又は国際公開第２０１０／０６４６５５号に示されるような化合物が好ましい。なお、電子受容性物質は単独物質でも、他の有機化合物と混合されたものでもよい。
好適には、電荷発生層からの電子の受け取りを容易にするため、電子輸送層の中の電荷発生層界面近傍にアルカリ金属で代表されるドナーをドープする。ドナーとしては、ドナー性金属、ドナー性金属化合物及びドナー性金属錯体から選ばれる群のうち少なくとも一種を選ぶことができる。
ドナー性金属、ドナー性金属化合物及びドナー性金属錯体に使用できる化合物の具体例として、特許出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／００３４３４（国際公開第２０１０／１３４３５２号）の公報に記載の化合物が挙げられる。
【０２２４】
＜第三実施形態＞
第三実施形態では、陽極と、複数の発光層と、発光層に隣接する障壁層およびこの障壁層に隣接する電子注入層を有する電子輸送帯域と、陰極とをこの順に備え、複数の発光層のいずれか二つの発光層の間に電荷障壁層を有する。電荷障壁層に接する発光層が蛍光発光層である。蛍光発光層、電子輸送帯域の障壁層および電子注入層が上記の要件を満たす。
【０２２５】
第三実施形態にかかる好適な有機ＥＬ素子の構成として、日本国特許第４１３４２８０号公報、米国公開特許公報ＵＳ２００７／０２７３２７０Ａ１、国際公開公報ＷＯ２００８／０２３６２３Ａ１に記載されているような、陽極、第１発光層、電荷障壁層、第２発光層および陰極がこの順に積層された構成において、第２発光層と陰極の間に三重項励起子の拡散を防止するための障壁層および電子注入層を有する電子輸送帯域を有する構成が挙げられる。ここで電荷障壁層とは、隣接する発光層との間でＨＯＭＯレベルおよびＬＵＭＯレベルのエネルギー障壁を設けることにより、発光層へのキャリア注入を調整し、発光層の注入される電子と正孔のキャリアバランスを調整する目的を有する層である。
【０２２６】
このような構成の具体的な例を以下に示す。
陽極／第１発光層／電荷障壁層／第２発光層／電子輸送帯域／陰極
陽極／第１発光層／電荷障壁層／第２発光層／第３発光層／電子輸送帯域／陰極
なお、陽極と第１発光層の間には、他の実施形態と同様に正孔輸送帯域を設けることが好ましい。
【０２２７】
図９に本実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す。図９の上図は、素子構成および各層のＨＯＭＯおよびＬＵＭＯエネルギー準位を表す図である。図９の下図は第３発光層と障壁層とのエネルギーギャップの関係を示す。なお、図９の上図においては、Ａｈ＞Ａｂ＞Ａｅの場合における関係が示されている。  この有機ＥＬ素子は、陽極と、第１発光層、第２発光層、第３発光層と、電子輸送帯域と、陰極をこの順に備え、第１発光層と第２発光層の間には、電荷障壁層がある。電子輸送帯域は障壁層からなる。この障壁層および第３発光層が本発明の要件を満たす障壁層および蛍光発光層である。第１発光層および第２発光層は、蛍光型でもリン光型でもよい。
【０２２８】
本実施形態の素子は、白色発光素子として好適であり、第１発光層、第２発光層および第３発光層の発光色を調整して白色とすることができる。また、発光層を第１発光層および第２発光層だけとして、２つの発光層の発光色を調整して白色としてもよい。このとき第２発光層が本発明の要件を満たす蛍光発光層となる。
【０２２９】
特に、第１発光層のホストを正孔輸送性材料とし、主ピーク波長が５５０ｎｍより大きな蛍光発光性ドーパントを添加し、第２発光層（および第３発光層）のホストを電子輸送性材料とし、主ピーク波長５５０ｎｍ以下の蛍光発光性ドーパントを添加することにより、全て蛍光材料で構成された構成でありながら、従来技術よりも高い発光効率を示す白色発光素子を実現することができる。
【０２３０】
発光層と隣接する正孔輸送層に特に言及をすると、本発明のＴＴＦ現象を効果的に起こすためには、正孔輸送材料の三重項エネルギーとホストの三重項エネルギーとを比較した場合に、正孔輸送材料の三重項エネルギーが大きいことが好ましい。
【０２３１】
＜第四実施形態＞
第四実施形態では、青色画素、緑色画素および赤色画素を、基板上に並べて設ける。これら３色の画素のうち、青色画素および緑色画素の少なくともいずれかが第一実施形態の構成を有する。
【０２３２】
図１０に本実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す。
図１０に示す上面発光型有機ＥＬ素子４は、共通基板１００上に、青色画素Ｂ、緑色画素Ｇおよび赤色画素Ｒが並列に形成されている。
【０２３３】
青色画素Ｂは、陽極１０、正孔輸送帯域６０、青色発光層２０Ｂ、障壁層３２、電子注入層４０、陰極５０および保護層９０を基板１００側からこの順に備えている。
緑色画素Ｇは、陽極１０、正孔輸送帯域６０、緑色発光層２０Ｇ、障壁層３２、電子注入層４０、陰極５０および保護層９０を基板１００側からこの順に備えている。
赤色画素Ｒは、陽極１０、正孔輸送帯域６０、赤色発光層２０Ｒ、障壁層３２、電子注入層４０、陰極５０および保護層９０を基板１００側からこの順に備えている。
それぞれの隣接する画素の陽極間に絶縁膜２００が形成され、画素間の絶縁を保持している。電子輸送帯域は、障壁層３２および電子注入層４０からなる。
有機ＥＬ素子４では、障壁層が青色画素Ｂ、赤色画素Ｒおよび緑色画素Ｇに共通に設けられている。
【０２３４】
障壁層の効果は、青色蛍光素子において従来得られていた発光効率に比べて顕著なものである。そして、緑色蛍光素子や赤色蛍光素子においても、三重項エネルギーを発光層内に閉じ込める同様の効果を得ることが可能であり、発光効率の向上が期待できる。
一方、リン光発光層においては、三重項励起子を発光層内に閉じ込める効果を得ることが可能であり、三重項エネルギーの拡散を防ぎ、リン光発光性ドーパントの発光効率の向上に寄与する。
【０２３５】
正孔輸送帯域としては、例えば、正孔輸送層からなるものや、正孔輸送層と正孔注入層との組み合わせからなるものがある。正孔輸送帯域は、青色画素Ｂ、赤色画素Ｒおよび緑色画素Ｇにおいて、共通でも異なってもよい。通常、正孔輸送帯域は、それぞれ発光色に適した構成にする。
発光層２０Ｂ，Ｇ，Ｒと障壁層から構成される有機層は、図に示す構成に限定されず適宜変更できる。
【０２３６】
本発明で用いることのできるホストおよびドーパントについては上述したが、特に各色発光層について以下に説明する。
緑色発光層は、以下のホスト材料およびドーパント材料から構成されるのが好ましい。
ホスト材料としては、縮合芳香族環誘導体が好ましい。縮合芳香族環誘導体としては、アントラセン誘導体、ピレン誘導体等が、発光効率や発光寿命の点でさらに好ましい。
【０２３７】
また、ホスト材料としては、含ヘテロ環化合物が挙げられる。含ヘテロ環化合物としては、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ラダー型フラン化合物、ピリミジン誘導体が挙げられる。
【０２３８】
ドーパント材料としては、その機能を有するものであれば、特に限定されないが、発光効率等の点で、芳香族アミン誘導体が好ましい。芳香族アミン誘導体としては、置換されてもよいアリールアミノ基を有する縮合芳香族環誘導体が好ましい。このような化合物として、例えば、アリールアミノ基を有する、ピレン、アントラセン、クリセンが挙げられる。
【０２３９】
また、ドーパント材料として、スチリルアミン化合物も好ましい。スチリルアミン化合物としては、例えば、スチリルアミン、スチリルジアミン、スチリルトリアミン、スチリルテトラアミンが挙げられる。ここでスチリルアミンとは、置換されてもよいアリールアミンに少なくとも１つのアリールビニル基が置換されている化合物のことであり、前記アリールビニル基は置換されていてもよく、置換基としてはアリール基、シリル基、アルキル基、シクロアルキル基、アリールアミノ基があり、これらの置換基は、さらに置換基を有してもよい。
【０２４０】
また、ドーパント材料として、ホウ素錯体やフルオランテン化合物も好ましい。また、ドーパント材料として、金属錯体も好ましい。金属錯体としては、例えば、イリジウム錯体や白金錯体が挙げられる。
【０２４１】
赤色発光層は、以下のホスト材料およびドーパント材料から構成されるのが好ましい。ホスト材料は、縮合芳香族環誘導体が好ましい。縮合芳香族環誘導体としては、ナフタセン誘導体、ペンタセン誘導体等が、発光効率や発光寿命の点でさらに好ましい。
【０２４２】
また、ホスト材料は、縮合多環芳香族化合物が挙げられる。縮合多環芳香族化合物としては、ナフタレン化合物、フェナントレン化合物、フルオランテン化合物が挙げられる。
【０２４３】
ドーパント材料としては、芳香族アミン誘導体が好ましい。芳香族アミン誘導体としては、置換されてもよいアリールアミノ基を有する縮合芳香族環誘導体が好ましい。このような化合物として、例えば、アリールアミノ基を有するペリフランテンが挙げられる。
【０２４４】
また、ドーパント材料として、金属錯体も好ましい。金属錯体としては、例えば、イリジウム錯体や白金錯体が挙げられる。
【０２４５】
第四実施形態の有機ＥＬ素子は、例えば以下のようにして作製される。
基板上に、銀合金層であるＡＰＣ（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ）層（反射層）、酸化亜鉛膜（ＩＺＯ）や酸化錫膜等の透明導電層をこの順に成膜する。続いて通常のリソグラフィ技術を用いて、レジストパターンをマスクに用いたエッチングにより、この導電材料層をパターニングし、陽極を形成する。次に、陽極の上にスピンコート法により、ポリイミド等の感光性樹脂からなる絶縁膜を塗布形成する。その後、露光、現像、硬化することで、陽極を露出させることにより青発光領域、緑発光領域および赤発光領域をパターンニングする。
【０２４６】
電極は、赤色画素用、緑色画素用および青色画素用の３種類であり、それぞれ青発光領域、緑発光領域および赤発光領域に対応し、それぞれ陽極に相当する。イソプロピルアルコール中で洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行なう。その後、正孔注入層および正孔輸送層を形成するときは、正孔注入層を基板全面にかけて積層し、さらにその上に正孔輸送層を積層する。各発光層を、赤色画素用、緑色画素用および青色画素用の陽極の各位置に対応して配置するように形成する。真空蒸着法を用いる場合、青色発光層、緑色発光層および赤色発光層を、シャドウマスクを用いて微細パターン化する。
【０２４７】
次に、障壁層を全面にかけて積層する。続いて、電子注入層を全面にかけて積層する。その後、ＭｇとＡｇを蒸着成膜し、半透過性のＭｇＡｇ合金からなる陰極を形成する。
【０２４８】
本発明で用いる基板、陽極、陰極、正孔注入層、正孔輸送層等のその他の部材は、ＰＣＴ／ＪＰ２００９／０５３２４７（国際公開第２００９／１０７５９６号）、ＰＣＴ／ＪＰ２００８／０７３１８０（国際公開２００９／０８１８５７号）、ＵＳ特願１２／３７６，２３６（米国特許出願公開２００９／２５１８８６号明細書）、ＵＳ特願１１／７６６，２８１（米国特許出願公開２００８／０１４４６４号明細書）、ＵＳ特願１２／２８０，３６４（米国特許出願公開２００９／００２１１６０号明細書）等に記載の公知のものを適宜選択して用いることができる。
【０２４９】
好ましくは、正孔輸送層は、下記式（ａ−１）〜（ａ−５）のいずれかで表わされる芳香族アミン誘導体を含有する。
【０２５０】
【化５９】
0005480364.tif 000060
【０２５１】
（式（ａ−１）〜式（ａ−５）中、Ａｒ１〜Ａｒ２４は、各々独立して、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリール基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基を表わす。
Ｌ１〜Ｌ９は、各々独立して、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリーレン基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のヘテロアリーレン基を表わす。
Ａｒ１〜Ａｒ２４、Ｌ１〜Ｌ９が有してもよい置換基は、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基および環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、環形成炭素数６〜５０のアリール基、環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基、ハロゲン原子又はシアノ基である。隣接した複数の置換基は、互いに結合して、環を形成する飽和もしくは不飽和の２価の基を形成してもよい。）
【０２５２】
好ましくは、前記Ａｒ１〜Ａｒ２４の少なくとも１つは、下記式（ａ−６）又は（ａ−７）のいずれかで表される置換基である。
【０２５３】
【化６０】
0005480364.tif 000061
【０２５４】
（式（ａ−６）中、Ｘは、酸素原子、硫黄原子、又はＮ−Ｒａを表わし、Ｒａは、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、環形成炭素数６〜５０のアリール基、又は環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基を表す。
Ｌ１０は、単結合、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリーレン基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のヘテロアリーレン基を表わす。
式（ａ−７）中、Ｌ１１は、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリーレン基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のヘテロアリーレン基を表わす。
式（ａ−６）および式（ａ−７）中、Ｒ１〜Ｒ４は、各々独立して、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基および環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基、環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。また、隣接した複数のＲ１〜Ｒ４は互いに結合して環を形成してもよい。
ａ、ｃおよびｄは、０〜４の整数を表わす。
ｂは、０〜３の整数を表わす。）
【０２５５】
好ましくは、式（ａ−１）で表される化合物は、下記式（ａ−８）で表される化合物である。
【０２５６】
【化６１】
0005480364.tif 000062
【０２５７】
（式（ａ−８）中、Ｃｚは置換基を有してもよいカルバゾリル基を表わす。
Ｌ１２は置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリーレン基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のヘテロアリーレン基を表わす。
Ａｒ２５およびＡｒ２６は、各々独立して、置換基を有してもよい環形成炭素数６〜５０のアリール基、又は置換基を有してもよい環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基を表わす。）
【０２５８】
式（ａ−８）で表される化合物は、好ましくは、下記式（ａ−９）で表される化合物である。
【０２５９】
【化６２】
0005480364.tif 000063
【０２６０】
（式（ａ−９）中、Ｒ５およびＲ６は、各々独立して、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基および環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基、環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。また、隣接した複数のＲ５およびＲ６は、互いに結合して環を形成してもよい。
ｅおよびｆは、０〜４の整数を表わす。
Ｌ１２、Ａｒ２５およびＡｒ２６は、式（ａ−８）におけるＬ１２、Ａｒ２５およびＡｒ２６と同義である。）
【０２６１】
式（ａ−９）で表される化合物は、好ましくは、下記式（ａ−１０）で表される化合物である。
【０２６２】
【化６３】
0005480364.tif 000064
【０２６３】
（式（ａ−１０）中、Ｒ７およびＲ８は、各々独立して、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基および環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基、環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。また、隣接した複数のＲ５およびＲ６は、互いに結合して環を形成してもよい。
ｇおよびｈは、０〜４の整数を表わす。
Ｒ５、Ｒ６、ｅ、ｆ、Ａｒ２５およびＡｒ２６は、式（ａ−９）におけるＲ５、Ｒ６、ｅ、ｆ、Ａｒ２５およびＡｒ２６と同義である。）
【実施例】
【０２６４】
以下、本発明に係る実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されない。
【０２６５】
実施例および比較例で使用した材料は、以下のとおりである。
【０２６６】
【化６４】
0005480364.tif 000065
【０２６７】
【化６５】
0005480364.tif 000066
【０２６８】
【化６６】
0005480364.tif 000067
【０２６９】
【化６７】
0005480364.tif 000068
【０２７０】
ここで、示した化合物ＢＨ−１、ＢＤ−１およびＢＤ−２の三重項エネルギーは、次のとおりである。測定方法は、後に述べる。
ＢＨ−１  ＥｇＴ  ：１．８３ｅＶ
ＢＤ−１  ＥｇＴ  ：１．９４ｅＶ
ＢＤ−２  ＥｇＴ  ：２．１３ｅＶ
【０２７１】
【化６８】
0005480364.tif 000069
【０２７２】
材料の物性値の測定方法は、以下のとおりである。
（１）三重項エネルギー（ＥＴ）
市販の装置Ｆ−４５００（日立社製）を用いて測定した。ＥＴの換算式は以下の通りである。
換算式  ＥＴ（ｅＶ）＝１２３９．８５／Ｌｐｈ
「Ｌｐｈ」とは、縦軸にリン光強度、横軸に波長をとって、リン光スペクトルを表したときに、リン光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸の交点の波長値を意味する。単位：ｎｍ。
各化合物を溶媒に溶解(試料１０（マイクロｍｏｌ/リットル）、ＥＰＡ(ジエチルエーテル:イソペンタン:エタノール＝５：５：５（容積比）、各溶媒は分光用グレード)し、リン光測定用試料とした。石英セルへ入れたリン光測定用試料を７７（Ｋ）に冷却し、励起光をリン光測定用試料に照射し、波長を変えながらリン光強度を測定した。リン光スペクトルは、縦軸をリン光強度、横軸を波長とした。
このリン光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値Ｌｐｈ（ｎｍ）を求めた。
【０２７３】
燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線は以下のように引く。
燐光スペクトルの短波長側から、スペクトルの極大値のうち、最も短波長側の極大値までスペクトル曲線上を移動する際に、長波長側に向けて曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち上がるにつれ（つまり縦軸が増加するにつれ）、傾きが増加する。この傾きの値が極大値をとる点において引いた接線が、当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
なお、スペクトルの最大ピーク強度の１０％以下のピーク強度をもつ極大点は、上述の最も短波長側の極大値には含めず、最も短波長側の極大値に最も近い、傾きの値が極大値をとる点において引いた接線を当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
【０２７４】
（２）電子移動度
インピーダンス分光法を用いて電子移動度評価を行った。基板上に陽極としてＡｌ、その上に障壁層材料、その上に電子注入材料、その上にＬｉＦ、続けて陰極としてＡｌを積層することにより電子オンリーデバイスを作製し、１００ｍＶの交流電圧を乗せたＤＣ電圧を印加し複素モジュラスを測定した。モジュラスの虚部が最大となる周波数をｆｍａｘ（Ｈｚ）としたとき、応答時間Ｔ（秒）をＴ＝１／２／ｐｉ／ｆｍａｘとして算出し、この値を用いて電子移動度の電界強度依存性を決定した。
電子移動度Ｍｕの換算式は、以下の通りである。
【０２７５】
【数１】
0005480364.tif 000070
【０２７６】
この式において、Ｖは、ＤＣ電圧の大きさであり、ｄは、電子オンリーデバイスにおける当該障壁層材料、電子注入材料、ＬｉＦの総膜厚であり、ｔＩＳは、インピーダンス分光法により測定された応答時間Ｔである。
【０２７７】
（３）イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）
イオン化ポテンシャルは、有機ＥＬ素子を構成する各層の単独層を別途ガラス基板上に真空蒸着で作製し、ガラス基板上の薄膜を用いて大気下で光電子分光装置（理研計器（株）社製：ＡＣ−３）を用いて測定した。具体的には、材料に光を照射し、その際に電荷分離によって生じる電子量を測定することにより測定した。照射光のエネルギーに対し、放出された光電子を１／２乗でプロットし、光電子放出エネルギーのしきい値をイオン化ポテンシャル（Ｉｐ）とした。
【０２７８】
（４）アフィニティ
イオン化ポテンシャルＩｐとエネルギーギャップＥｇの測定値から算出した。算出式は、次のとおりである。
Ａｆ＝Ｉｐ−Ｅｇ
エネルギーギャップＥｇは、トルエン溶液中の吸収スペクトルの吸収端から測定した。具体的には、市販の可視・紫外分光光度計を用いて、吸収スペクトルを測定し、そのスペクトルの長波長側の立ち下がり波長から算出した。
換算式は、次のとおりである。
Ｅｇ（ｅＶ）＝１２３９．８５／Ｌａｂ
縦軸に吸光度、横軸に波長をとって、吸収スペクトルを表したものを吸収スペクトルとした。エネルギーギャップＥｇに関する上記換算式において、Ｌａｂは、吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対して接線を引き、その接線と横軸の交点の波長値を意味する。単位：ｎｍ。
各化合物をトルエン溶媒に溶解（試料２×１０−５［ｍｏｌ/リットル］）し、光路長は１ｃｍとなるように試料を準備した。波長を変えながら吸光度を測定した。
【０２７９】
吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対する接線は以下のように引く。
吸収スペクトルの極大値のうち、最も長波長側の極大値から長波長方向にスペクトル曲線上を移動する際に、曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち下がるにつれ（つまり縦軸が減少するにつれ）、傾きが減少しその後増加することを繰り返す。傾きの値が最も長波長側（ただし、吸光度が０．１以下となる場合は除く）で極小値をとる点において引いた接線を当該吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対する接線とする。
なお、吸光度の値が０．２以下の極大点は、上記最も長波長側の極大値には含めない。
【０２８０】
（５）ＴＴＦ比率の測定
ホスト、ドーパント及び障壁層材料の三重項エネルギーが所定の関係を満たすことにより、全発光に対するＴＴＦ由来の発光強度比を高い値とすることができ、従来知られていた蛍光素子では達成できなかった高効率化を可能とすることができる。
【０２８１】
ＴＴＦ由来の発光強度比は、過渡ＥＬ法により測定することができる。過渡ＥＬ法とは、素子に印加しているＤＣ電圧を除去したあとのＥＬ発光の減衰挙動（過渡特性）を測定する手法である。ＥＬ発光強度は、最初の再結合で生成する一重項励起子からの発光成分と、ＴＴＦ現象を経由して生成する一重項励起子からの発光成分に分類される。一重項励起子の寿命はナノ秒オーダーであり非常に短いためＤＣ電圧除去後速やかに減衰する。
【０２８２】
一方、ＴＴＦ現象は寿命の長い三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光のため、ゆるやかに減衰する。このように一重項励起子からの発光と三重項励起子からの発光は時間的に大きな差があるため、ＴＴＦ由来の発光強度を求めることができる。具体的には以下の方法により決定することができる。
【０２８３】
過渡ＥＬ波形は以下のようにして測定する（図１１を参照）。電圧パルスジェネレータ（ＰＧ）から出力されるパルス電圧波形をＥＬ素子に印加する。印加電圧波形をオシロスコープ（ＯＳＣ）に取り込む。パルス電圧をＥＬ素子に印加すると、ＥＬ素子はパルス発光を生じる。この発光を、光電子増倍管（ＰＭＴ）を経由してオシロスコープ（ＯＳＣ）に取り込む。電圧波形とパルス発光を同期させてパーソナルコンピュータ（ＰＣ）に取り込む。
【０２８４】
さらに、過渡ＥＬ波形の解析によりＴＴＦ由来の発光強度比を以下のようにして決定する。
【０２８５】
三重項励起子の減衰挙動のレート方程式を解いて、ＴＴＦ現象に基づく発光強度の減衰挙動をモデル化する。発光層内部の三重項励起子密度ｎＴの時間減衰は、三重項励起子の寿命による減衰速度ｖＡと三重項励起子の衝突による減衰速度ｖＣを用いて次のようなレート方程式で表すことができる。
【０２８６】
【数２】
0005480364.tif 000071
【０２８７】
この微分方程式を近似的に解くと、次の式が得られる。ここで、ＩＴＴＦはＴＴＦ由来の発光強度であり、Ａは定数である。このように、過渡ＥＬ発光がＴＴＦに基づくものであれば、その強度の平方根の逆数が直線近似で表されることになる。そこで、測定した過渡ＥＬ波形データを下記近似式にフィッティングし定数Ａを求める。このときＤＣ電圧を除去した時刻ｔ＝０における発光強度１／Ａ２がＴＴＦ由来の発光強度比と定義する。
【０２８８】
【数３】
0005480364.tif 000072
【０２８９】
図１２Ａのグラフは、ＥＬ素子に所定のＤＣ電圧を印加し、その後電圧を除去した時の測定例であり、ＥＬ素子の発光強度の時間変化を表したものである。図１２Ａのグラフにて時刻約３×１０−８秒のところでＤＣ電圧を除去した。なお、グラフは、電圧を除去した時の輝度を１として表したものである。その後約２×１０−７秒までの急速な減衰の後、緩やかな減衰成分が現れる。図１２Ｂのグラフは、電圧除去時点を原点にとり、電圧除去後、１０−５秒までの光強度の平方根の逆数をプロットしたグラフであり、直線によく近似できることがわかる。直線部分を時間原点へ延長したときの縦軸との交点Ａの値は２．４１である。すると、この過渡ＥＬ波形から得られるＴＴＦ由来発光強度比は、１／２．４１２＝０．１７となり、全発光強度のうちの１７％がＴＴＦ由来であったことになる。
直線へのフィッティングは、最小二乗法により行うことが好ましい。この場合に、１０−５秒までの値を用いてフィッティングすることが好ましい。
【０２９０】
障壁層に用いた化合物の三重項エネルギーを、表１に、Ｔ１ＴＢとして示す。
障壁層に用いた化合物および電子注入層に用いた化合物のアフィニティをそれぞれ、ＡｆＢＴおよびＡｆＥＴとして、表１に示す。さらに、電子注入層に用いた化合物のアフィニティから障壁層に用いた化合物のアフィニティを引いた値を、Ｄ（ＡｆＥＴ−ＡｆＴＢ）として、表１に示す。
【０２９１】
有機ＥＬ素子を以下のように作製し、評価した。
【０２９２】
〔実施例１〕
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極（陽極）付きガラス基板（ジオマティック社製）をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行なった。
洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に透明電極を覆うようにして化合物ＨＴ−１を蒸着し、膜厚５０ｎｍの化合物ＨＴ−１膜を形成した。このＨＴ−１膜は、正孔注入層として機能する。
このＨＴ−１膜の成膜に続けて、化合物ＨＴ−２を蒸着し、ＨＴ−１膜上に膜厚４５ｎｍのＨＴ−２膜を成膜した。このＨＴ−２膜は、正孔輸送層として機能する。
このＨＴ−２膜上に化合物ＢＨ−１（ホスト材料）および化合物ＢＤ−１（ドーパント材料）を２０：１の質量比で共蒸着し、膜厚２５ｎｍの発光層を成膜した。
この発光層上にＴＢ−１を蒸着し、膜厚５ｎｍの障壁層を形成した。
この障壁層上に電子輸送材料であるＥＴ−１を蒸着して、膜厚２０ｎｍの電子注入層を形成した。
この電子注入層上にＬｉＦを蒸着して、膜厚１ｎｍのＬｉＦ膜を形成した。
このＬｉＦ膜上に金属Ａｌを蒸着して、膜厚１５０ｎｍの金属陰極を形成した。
このようにして、実施例１の有機ＥＬ素子を作製した。
【０２９３】
〔実施例２〜７および比較例１〜６〕
発光層のドーパント、障壁層および電子注入層の化合物として、表１に示す化合物を用いた他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【０２９４】
〔有機ＥＬ素子の評価〕
作製した有機ＥＬ素子について、以下の評価を行った。結果を表１に示す。
・初期性能
電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２となるように有機ＥＬ素子に電圧を印加し、そのときの電圧値（Ｖ）を測定した。また、そのときのＥＬ発光スペクトルを分光放射輝度計（ＣＳ−１０００：コニカミノルタ社製）にて計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、色度ＣＩＥｘ，ＣＩＥｙ、電流効率Ｌ／Ｊ（ｃｄ／Ａ）、外部量子効率ＥＱＥ（％）、および主ピーク波長Ｌｐ（ｎｍ）を算出した。
【０２９５】
・ＴＴＦ比率
パルスジェネレータ（アジレントテクノロジー社製８１１４Ａ）から出力した電圧パルス波形（パルス幅：５００マイクロ秒、周波数：２０Ｈｚ、電圧：０．１〜１００ｍＡ／ｃｍ２相当の電圧）を印加し、ＥＬ発光を光電子増倍管（浜松ホトニクス社製Ｒ９２８）に入力し、パルス電圧波形とＥＬ発光とを同期させてオシロスコープ（テクトロニクス社製２４４０）に取り込んで過渡ＥＬ波形を得た。これを解析してＴＴＦ比率を決定した。
実施例１の有機ＥＬ素子に対して、室温下で通電し、時刻約３×１０−８秒のところでパルス電圧を除去した。
電圧除去時点を原点にとり、電圧除去後、１．５×１０−５秒までの光強度の平方根の逆数をプロットしたこのグラフからＴＴＦ比率を求めた。他の実施例２〜７及び比較例１〜６についても同様に測定した。
【０２９６】
【表１】
0005480364.tif 000073
【０２９７】
実施例１〜７の有機ＥＬ素子では、障壁層の三重項エネルギーがホストの三重項エネルギーよりも大きく、かつ、電子注入層のアフィニティから障壁層のアフィニティを引いた値が０．１５ｅＶ以下であった。その結果、陰極からの電子供給が良好で、かつキャリアバランスが向上し、高い外部量子効率が得られた。
一方、比較例１〜６の有機ＥＬ素子では、電子注入層のアフィニティから障壁層のアフィニティを引いた値が０．２ｅＶ以上であった。その結果、陰極からの電子供給が十分でなく、キャリアバランスが合わず、実施例１〜７と比べて低い外部量子効率となった。
【産業上の利用可能性】
【０２９８】
本発明の有機ＥＬ素子は、ディスプレイや照明装置に利用できる。
【符号の説明】
【０２９９】
１，２，４…有機ＥＬ素子
１０…陽極
２０，２２，２４…発光層
３０，３２…障壁層
４０…電子注入層
５０…陰極
６０…正孔輸送帯域
７０…電子輸送帯域
【図１】
0005480364.tif 000074
【図２】
0005480364.tif 000075
【図３】
0005480364.tif 000076
【図４】
0005480364.tif 000077
【図５】
0005480364.tif 000078
【図６】
0005480364.tif 000079
【図７】
0005480364.tif 000080
【図８】
0005480364.tif 000081
【図９】
0005480364.tif 000082
【図１０】
0005480364.tif 000083
【図１１】
0005480364.tif 000084
【図１２Ａ】
0005480364.tif 000085
【図１２Ｂ】
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